《一名物理学家的教育历程》导学案

《一名物理学家的教育历程》导学案

编写人：李军霞 审核人：王德红 编写时间：2010-4-16

【学习目标】 一、知识教育目标

引导学生从生活出发，了解科学、认识科学。 二、能力培养目标

引导学生以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。 三、德育渗透目标 引导学生体会科学精神。 【重点、难点及解决办法】

高维空间对普通人来说，是很难想像的。所以，学习重点是文章内容，而不是相关的科学知识。

【知识链接】 一、作者介绍

加来道雄，美籍日裔物理学家，毕业于美国哈佛大学，获加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位，后任纽约市立大学城市学院理论物理学教授。主要著作有《超越爱因斯坦》（与特雷纳合著）《量子场论》《超弦导论》。

二、相关知识

为了更好地理解课文，我们需要了解一些相关的理论物理学知识： （1）统一场论

根据现代物理学知识，将我们的宇宙结合起来的力有四种：引力、电磁力、强核力和弱核力。物理学家运用量子力学，已经把后三种力统一起来（美籍华裔物理学家杨振宁和他的学生米尔斯提出杨一米尔斯场理论，解决了这一问题，被称为“标准模型”。但是这一理论因为计算繁复无比而让人头疼），但是引力仍然游离在外。爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一，建立一个大一统的理论，最终也没有实现。

（2）高维空间

现代理论物理学认为，统一四种力的前景，在于高维空间（如十维或更高）理论的确立。比如对于古人来讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方，什么时候袭来，什么时候结束，他们是一无所知的，因为他们生活在平坦的大地上，只能靠肉眼从近似于二维平面的角度来观察，即使有简单的预报，也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星，从太空这样三维角度观察地球，在地面上看来神秘莫测的风暴被看得一清二楚，可以精准地预报风暴的动向。同样，理论物理学家认为，传统的四维（空间三维加上时间）理论太“小”，不能解释宇宙中的四种力。当他们超越

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四维而在更高维（如十维或更高）中寻求统一这四种力时，就能得到一种简单、漂亮的解决模型（科学家认为宇宙应该是简单、合谐的）。

高维空间理论认为，宇宙大爆炸后10-43秒，十维宇宙分解成四维宇宙和六维宇宙，四维宇宙暴胀，经过近一百五十亿年，演变成今天我们生活的宇宙。大爆炸后10-35秒，大统一力分开。但是高维空间理论很难在实验室中得到证实，因为要模拟当时的环境，需要的能量太大，根本无法做到，所以现在高维空间理论只能是“理论”。

【整体感知】 1．本文的基本结构

2．本文的基本内容

【文本解读】

1．【提问】本文三个主要部分，并不是简单地叙述成长的故事，而是具有深刻的科学精神内涵，可以从中看到哪些方面的“教育”对成为优秀科学家最为重要？

2．【提问】作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？

3．【提问】作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的意义？

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【课堂检测】 一、选择题

1.下列各组词语中，加点字的注音没有错误的一项是 （ ） A.遐想（xìá） 怪诞（yán） 踪迹（zōnɡ） B.杜撰（zhuàn） 浩瀚（hàn） 畏葸（sī） C.偏裨（pí） 便利（pián） 贪婪（lán） D.湮没（mî） 目眩（xuàn） 可怖（bù）

2.下列各组词语中，没有错别字的一项是 （ ） A.漫游 五彩斑滥 杜撰 困惑不解 B.企图 高深莫则 湮没 惊诧不已 C.遐想 微乎其微 震惊 冷嘲热讽 D.浩瀚 自鸣得意 神密 撒手人寰

3.依次填入下列句中横线处的词语，恰当的一组是 （ ）

（1）我蹲在那里的一个小池边，为慢慢____________在水底睡莲之中五彩斑斓的鲤鱼所陶醉。 （2）我_________在十里花市，无比惬意。

（3）他独自在江边____________，好像有什么心事。

A.徘徊 畅游 徜徉 B.畅游 徜徉 徘徊 C.徜徉 徘徊 畅游 D.畅游 徘徊 徜徉 4.下面句中标点符号使用有误的一项是 （ ）

A.我想,鲤鱼“科学家们”将会聪明地杜撰某种虚构的东西——它被称为“力”，来掩盖自己的无知。

B.由于不能理解在看不见的水面上存在的水波，它们将得出这样一个结论：睡莲之所以能够不被触摸而运动，是因为有一种看不见的神秘力在对它起作用。

C.他未完成的工作是什么？他桌上论文的内容是什么？什么问题可能会如此难以解决而又非常重要，值得如此伟大的科学家把他的有生之年花费在这种研究之中？

D.我们把整整一个圣诞假日花费在这条50码长的线路上（1码＝0.91米），缠绕和安装笨重的线圈。

5.下列句子排序正确的一项是 （ ） ①我的世界的本质超过了它们的理解能力。

②它们相信它们的“宇宙”就由阴暗的池水和睡莲构成。 ③鲤鱼们的一生就在这浅浅的水池中度过。

④我喜欢坐在距离鲤鱼仅仅几厘米的地方，然而，我们之间却如距深渊。

⑤它们大部分时间在池底漫游，因此它们只模糊地意识到在水面之上存在有另一个外部世界。

A.①④③⑤② B.③②⑤①④ C.①④③②⑤ D.②③⑤①④

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【拓展探究】

阅读下文，回答下列问题：

1789年，意大利科学家伽伐尼尔在一次做蛙腿实验时，首次发现细胞内存在生物电现象，随着对细胞生物电研究的深入，利用生物电来检测疾病，已成了现代医学诊断上一项必不可少的手段。

其实，在人体内，各种微生物细胞、红细胞、淋巴细胞、癌细胞等每一种细胞都会产生电流，只不过这种电流极其微弱，且每种细胞产生的电流大小是各不相同的，但都是各自固定的数值。不久前，日本东京农工大学松永是教授以精确的实验证实了细胞中的酶在一种称为“辅酶A”的作用下会放出电子，而电子的运动就会形成电流。不过，这种生物电流很小，仅仅只有十亿分之一安培左右。松永是教授还证实了癌细胞发生的生物电流要比正常细胞和其它一些别的细胞都大一些，这恰恰就是捕捉人体内肿瘤信息的基本理论依据。

电流通常是在称为第一类导体的金属或其它导体中传输的，在人体内，也存在有称为第二类导体的细胞液、神经和经络等。它照常可以传导电流。这就是说，人体组织内存在有一种似乎很微妙的传导网络，在中医学上，这种网络称之为经络，经络起着沟通表里、运行气血、传导信息的作用。

9、捕捉人体内肿瘤信息的基本理论依据是（ ） A.细胞内存在生物电的现象 B.可以利用生物电来检测疾病

C.人体内每种细胞都会产生电流，且都有各自固定的数值 D.细胞中的酶在一种称作“辅酶A”的作用下会放出电子。 10、根据原文所提供的信息看，下面推断正确的两项是（ ） A.利用生物电进行现代医学诊断，始于意大利科学家伽伐尼尔。

B.为捕捉人体内肿瘤信息提供系统的理论依据的第一位科学家，是日本东京农工大学的松永是教授。

C.癌细胞发生的生物电流大于同种正常细胞和其它正常细胞所产生的生物电流。

D.可以传导生物电流的除了金属和其它导体之外，还有细胞液、神经和经络等三种第二类导体。

E.人体组织内生物电流的传导可以用我国传统的中医学理论加以科学解释。

课堂检测参考答案

1．解析：A.“诞”应读“dàn”；B.“葸”应读“xǐ”；C.“便”应读“biàn”。 答案：D

2．解析：A.滥—斓；B.则—测；D.密—秘。 答案：C

3．解析：A.遐想：悠远地思索或想象。

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答案：A

4.解析：畅游：①尽情地游览；②畅快地游泳。徜徉：闲游；安闲自在地步行。徘徊：①在一个地方来回地走；②比喻犹豫不决。

答案：B

5.解析：C项望文生义。

答案：C

6.解析：D项括号应在“50码”后。 答案：D

7.解析：A项“包含有”重复赘余；B项多重否定不当造成不合逻辑；C项搭配不完整，应为“对于别的鲤鱼而言”。

答案：D

8.解析：先说鲤鱼，再到“我”。标志性的词语有“鲤鱼们的一生”“它们„„意识到„„另一个外部世界”“我的世界„„超过了它们的„„”等。

答案：B

9．C（解答此题关键要抓住第二段最后一句，搞清句中“这”字指代内容。根据“癌细胞发生的……都大一些”可知“这”与细胞所带电流的数值有关，因此可确定答案为C项。）

10．CD（伽伐尼尔只是发现了生物电，而未用于医学诊断，故A项错。松永是证实了而非提供了系统的理论依据，故B项错。另外E项中“加以科学解释”在原文中无根据。）

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