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1、6經(jīng)典力學(xué)的局限性 1了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就，認識經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍2初步了解微觀和高速世界中的奇妙現(xiàn)象3了解相對論、量子論的建立對人類深入認識客觀世界的作用，知道物理學(xué)改變?nèi)祟愂澜缬^的作用教學(xué)目標 【重點】牛頓運動定律的適用范圍【難點】高速運動的物體，速度和質(zhì)量之間的關(guān)系重點難點 本節(jié)的教學(xué)可結(jié)合物理學(xué)的發(fā)展，讓學(xué)生明確牛頓運動定律并非普遍適用，我們所學(xué)到的力學(xué)知識只是經(jīng)典力學(xué)的一部分，再通過介紹現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，了解物理學(xué)的發(fā)展前景是非常廣闊的教學(xué)建議 【導(dǎo)入一】 師：自從17世紀以來，以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)不斷發(fā)晨，如：在宏觀、低速、弱引力的廣闊領(lǐng)域，包括天體
2、力學(xué)的研究中取得了巨大的成就經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中有了廣泛的應(yīng)用，如，從地面物體的運動到天體的運動，從大氣的流動到地殼的變動，從攔河筑壩、修建橋梁到設(shè)計各種機械；從自行車到汽車、火車、飛機等各種交通工具；從投出的籃球到發(fā)射火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船從而證明了牛頓運動定律的正確性但是，經(jīng)典力學(xué)也不是萬能的，像一切科學(xué)一樣，它沒新課導(dǎo)入 也不會窮盡一切真理，它也有自己的局限性它像一切科學(xué)理論一樣，是一部”未完成的交響曲”那么經(jīng)典力學(xué)在什么范圍內(nèi)適用呢？有怎樣的局限性呢？這節(jié)課我們就來了解這方面的知識【導(dǎo)入二】假如你駕駛一輛時速為100 km/h的越野車，一位乘客以相對你10 km/h的速度用
3、彈弓射擊前面的巖石，那么彈珠的實際速度就應(yīng)該是110 km/h.新課導(dǎo)入 可是，如果打開前車燈，按照常識，光速是1.079 145109 km/h，加上車的運動速度，光的實際速度應(yīng)該大于1.079 145109 km/h，可實際測量光速還是1.079 145109 km/h，為什么同樣的參考系光和實際物體得到的結(jié)果不同呢？學(xué)了本節(jié)內(nèi)容后，你便知道其原因了. 新課導(dǎo)入 從低速到高速知識必備知識點一 光速增大低速 高速 1宏觀世界粒子的運動特點粒子具有確定的運動軌跡，根據(jù)質(zhì)點的運動規(guī)律，應(yīng)用_可以準確地預(yù)測質(zhì)點在某時刻的位置2微觀粒子的運動特點就單個粒子來說，運動沒有確定的運動軌跡，微觀粒子既有粒
4、子性，又有_3經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界從宏觀世界到微觀世界知識必備知識點二 牛頓力學(xué) 波動性 1經(jīng)典力學(xué)與行星軌道的矛盾按牛頓的萬有引力理論，行星應(yīng)該沿著一些橢圓或圓做周期性運動，而天文觀測表明，行星的軌道并不是嚴格閉合的，它們的近日點在不斷地旋進，如水星的運動實際觀測到的水星的運動情況與愛因斯坦_的計算結(jié)果吻合得很好2經(jīng)典力學(xué)只適用于弱引力，而不適用于_從弱引力到強引力知識必備知識點三 廣義相對論強引力 學(xué)習互動對質(zhì)量和速度關(guān)系的理解考點一 靜止 運動 光速 例1 一個原來靜止的電子經(jīng)電壓加速后，獲得的速度為v6106 m/s.問電子的質(zhì)量是增大了還是減小了？改變了百分之幾
5、？學(xué)習互動答案增大了0.02% 學(xué)習互動點評 在這種情況下，由于質(zhì)量改變很小，可以忽略質(zhì)量的改變，經(jīng)典力學(xué)理論仍然適用，而宏觀物體的運動速度一般都很小(相比于光速)，所以經(jīng)典力學(xué)對于宏觀物體的動力學(xué)問題是適用的經(jīng)典力學(xué)具有局限性并不是說經(jīng)典力學(xué)沒有意義在宏觀世界做低速運動的物體，經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律是十分有效的 想一想 經(jīng)典力學(xué)和相對論兩個理論矛盾嗎？要點總結(jié)經(jīng)典力學(xué)與相對論、量子理論的關(guān)系1兩種理論是歷史發(fā)展的不同產(chǎn)物我們對自然界的認識過程都是從膚淺到深刻，從片面到全面，不斷深入和完善的，所以理論的完善也需要一個過程，在歷史發(fā)展的不同階段，人類建立了經(jīng)典力學(xué)和相對論、量子力學(xué)兩套物理學(xué)理論經(jīng)典力學(xué)
6、理論不可能窮盡一切真理，必有其局限性，現(xiàn)在可認為經(jīng)典力學(xué)理論是狹義相對論和量子理論的特例學(xué)習互動對經(jīng)典力學(xué)局限性的認識考點二 學(xué)習互動2兩種理論的適用范圍不同經(jīng)典力學(xué)理論適用于弱引力作用下，低速運動的宏觀物體而它在強引力作用下，或高速運動或微觀世界不適用近期建立的相對論原理及量子力學(xué)是一種全新的時空與引力理論，它并沒有否定經(jīng)典力學(xué)理論，而是在經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)上加以完善，適用范圍更廣、更全面 學(xué)習互動例2 (多選)二十世紀以來，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實，而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運動問題，不能用來處理高速運動問題；只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子這說明()A隨著認識的發(fā)展
7、，經(jīng)典力學(xué)已成了過時的理論B人們對客觀事物的具體認識在廣度上是有局限性的C不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律 D人們應(yīng)當不斷擴展認識，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律 答案 BCD解析 人們對客觀世界的認識要受到所處的時代的客觀條件和科學(xué)水平的制約，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人們只有不斷擴展自己的認識，才能掌握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)律；新的科學(xué)的誕生并不意味著對原來科學(xué)的全盤否定，只能認為過去的科學(xué)是新的科學(xué)在一定條件下的特殊情形 學(xué)習互動點評 人們認識發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律都要經(jīng)過一個曲折的過程，新的理論的出現(xiàn)并不一定是對已知理論的全盤否定，如經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論力學(xué)在低速、宏
8、觀情況下的近似 自我檢測1(對質(zhì)量和速度關(guān)系的理解)通過一個加速裝置對電子加一很大的恒力，使電子從靜止開始加速對這個加速過程，下列描述正確的是()A根據(jù)牛頓第二定律，電子將不斷做勻加速直線運動B電子先做加速運動，后以光速做勻速直線運動C電子開始先近似于做勻加速運動，后來質(zhì)量增大，牛頓運動定律不再適用D電子是微觀粒子，整個加速過程根本就不能 用牛頓運動定律解釋 答案 C解析 電子在加速裝置中由靜止開始加速，開始階段速度較小，遠小于光速，此時牛頓運動定律基本適用，可以認為在被加速的最初階段，它做勻加速運動隨著電子的速度越來越大，接近光速時，質(zhì)量加大，它不再做勻加速直線運動，牛頓運動定律不再適用故正
9、確答案為C. 自我檢測2(對經(jīng)典力學(xué)局限性的認識)經(jīng)典力學(xué)不能適用于下列哪種運動的研究()A火箭的發(fā)射B宇宙飛船繞地球的運動C“勇氣號”宇宙探測器的運動D以0.99倍光速運行的電子束 答案 D解析 經(jīng)典力學(xué)在低速運動的廣闊領(lǐng)域(包括天體力學(xué)的研究)中，經(jīng)受了實踐的檢驗，取得了巨大的成就，但在高速領(lǐng)域不再適用 自我檢測3(對經(jīng)典力學(xué)局限性的認識)下列說法正確的是()A在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)而改變，在狹義相對論中，物體的質(zhì)量也不隨運動狀態(tài)而改變B狹義相對論和經(jīng)典力學(xué)是完全不同、相互矛盾的兩個理論C在物體高速運動時，物體的運動服從狹義相對論理論，在低速運動時，物體的運動服從牛頓運動定律D上述說法都是錯誤的 答案 C解析 狹義相對論與經(jīng)典力學(xué)兩者并不矛盾，經(jīng)典力學(xué)規(guī)律是相對論在低速時的特例，所以只有選項C正確
6 經(jīng)典力學(xué)的局限性
