2019-2020年高中物理 6.6《經(jīng)典力學(xué)的局限性》教案2.doc

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2019-2020年高中物理 6.6經(jīng)典力學(xué)的局限性教案2【教學(xué)目標】知識與技能1、知道牛頓運動定律的適用范圍。2、了解經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用。3、知道質(zhì)量與速度的關(guān)系，知道高速運動中必須考慮速度隨時間的變化。過程與方法通過閱讀課文體會一切科學(xué)都有自己的局限性，新的理論會不斷完善和補充舊的理論，人類對科學(xué)的認識是無止境的。情感、態(tài)度與價值觀通過對牛頓力學(xué)適用范圍的討論，使學(xué)生知道物理中的結(jié)論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認識的知識的變化性和無窮性，培養(yǎng)獻身于科學(xué)的時代精神?！窘虒W(xué)重點】牛頓運動定律的適用范圍【教學(xué)難點】高速運動的物體，速度和質(zhì)量之間的關(guān)系【教學(xué)課時】1課時【探究學(xué)習(xí)】引入新課教師活動：自從17世紀以來，以牛頓定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)不斷發(fā)展，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，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，向其它科學(xué)一樣，它也有一定的適用范圍，有自己的局限性。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。進行新課教師活動：請同學(xué)們閱讀課文，閱讀時考慮下列問題用投影片出示：1、經(jīng)典力學(xué)取得了哪些輝煌的成就？舉例說明。2、經(jīng)典力學(xué)在哪些領(lǐng)域不能適用？能說出為什么嗎？舉例說明。3、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是什么？自己概括一下。4、相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)是否否定了牛頓的經(jīng)典力學(xué)？應(yīng)該怎樣認識？5、怎樣理解英國劇作家蕭伯納的話“科學(xué)總是從正確走向錯誤”？學(xué)生活動：閱讀教材，并思考上面的問題。分組討論，代表發(fā)言。點評：讓學(xué)生通過自主閱讀獲取信息，培養(yǎng)學(xué)生閱讀理解能力，同時培養(yǎng)學(xué)生良好的自學(xué)習(xí)慣。教師活動：待學(xué)生閱讀教材后，傾聽學(xué)生代表的發(fā)言，和其他學(xué)生一起點評、補充。點評：可能學(xué)生回答的不完整，甚至很幼稚，這都無關(guān)緊要。重要的是給學(xué)生提供發(fā)表見解的機會，同學(xué)之間甚至可以爭論，在相互討論中，明辨真理，掌握知識。學(xué)生A經(jīng)典力學(xué)在微觀領(lǐng)域和高速運動領(lǐng)域不再適用；在不同參考系中不能適用；在強引力的情況下，經(jīng)典的引力理論也是不適用的。學(xué)生B因為微觀粒子（如電子、質(zhì)子、中子）在運動時不僅具有粒子性，而且還具有波動性，經(jīng)典力學(xué)不能說明這種現(xiàn)象，所以它不再適用，同時在高速運動領(lǐng)域，由于物體運動速度太快，要導(dǎo)致質(zhì)量發(fā)生變化，而經(jīng)典力學(xué)認為質(zhì)量是不變的，所以經(jīng)典力學(xué)在高速運動領(lǐng)域內(nèi)也不再適用.學(xué)生C從上面分析知：牛頓運動定律的適用范圍是：宏觀物體，低速運動。教師總結(jié)：從上面討論可知，經(jīng)典力學(xué)在微觀領(lǐng)域、高速運動的情況下不再適用.那么對這些領(lǐng)域的問題又應(yīng)如何研究呢？下面給大家簡單介紹一些近代物理知識。從經(jīng)典力學(xué)到相對論的發(fā)展以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)中，空間間隔（長度）s、時間t和質(zhì)量m這三個物理量都與物體的運動速度無關(guān).一根尺子靜止時這樣長，當它運動時還是這樣長；一分鐘不論處于靜止狀態(tài)還是處于運動狀態(tài)，其快慢保持不變；一個物體靜止時的質(zhì)量和運動時的質(zhì)量一樣.這就是經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀.到了19世紀末，面對高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，經(jīng)典力學(xué)遇到了困難.在新事物面前，愛因斯坦打破了傳統(tǒng)的時空觀，于1905年發(fā)表了題為論運動物體的電動力學(xué)的論文，提出了狹義相對性原理和光速不變原理，創(chuàng)建了狹義相對論.狹義相對論指出：長度、時間和質(zhì)量都是隨物體的運動速度而變化的.長度、時間和質(zhì)量隨速度的變化關(guān)系可以用下列方程表達式：l=l0（通稱尺縮效應(yīng)）t= （鐘慢效應(yīng)）m=（質(zhì)速效應(yīng)）上式中，各式里的v都是物體的運動速度，c是真空中的光速，l0和l分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中沿速度方向測得的物體的長度；t和t0分別為在相對靜止和運動的系統(tǒng)中測得的時間；m0和m分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中測得的物體質(zhì)量.但是，當宏觀物體的運動速度遠小于光速時（vc），則上面的一些結(jié)果就變?yōu)閘l0，tt0，mm0，因而對于宏觀低速運動的物體，使用牛頓定律來處理問題，還是足夠精確的.繼狹義相對論之后，1915年愛因斯坦又建立了廣義相對論，指出空間時間不可能離開物質(zhì)而獨立存在，空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布，使人類對于時間、空間和引力現(xiàn)象的認識大大深化了.“狹義相對論”和“廣義相對論”統(tǒng)稱為相對論.（三）課堂總結(jié)、點評教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學(xué)生活動：認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。（四）實例探究例1以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)，在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中有哪些應(yīng)用?【提示】 經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用.經(jīng)典力學(xué)與天文學(xué)相結(jié)合建立了天體力學(xué)；經(jīng)典力學(xué)和工程實際相結(jié)合，建立了應(yīng)用力學(xué)，如水利學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等從地面上各種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、飛機等現(xiàn)代交通工具的運動;從投出籃球到發(fā)射導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船，等等，所有這些都服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律.例2以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是什么?【提示】 經(jīng)典力學(xué)只適用于解決低速運動問題；不能用來處理高速運動問題， 經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子.課堂練習(xí)1.20世紀初，著名物理學(xué)家愛因斯坦提出了 ，改變了經(jīng)典力學(xué)的一些結(jié)論.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是 的，而相對論指出質(zhì)量隨著速度變化而 。2.20世紀初期，建立了 ，它能夠正確地描述微觀粒子的運動規(guī)律。3.經(jīng)典力學(xué)只適用于解決 問題，不能用來處理 問題，經(jīng)典力學(xué)只適用于 物體，一般不適用于 。 參考答案：1. 狹義相對論； 固定不變；變化2. 量子力學(xué)3. 低速運動；高速運動；宏觀；微觀粒子【板書設(shè)計】一、經(jīng)典力學(xué)的廣泛應(yīng)用經(jīng)典力學(xué)在兩次工業(yè)革命中發(fā)揮出巨大作用。二、經(jīng)典力學(xué)與狹義相對論1、 物體的質(zhì)量隨物體的運行速度而變化2、 物體運動的位移與時間與參考系的選擇有關(guān)3、 當物體的速度遠小于光速C（3108）時兩者結(jié)論是一致的。三、經(jīng)典力學(xué)與量子力學(xué)微觀粒子運動的波動性不能用經(jīng)典力學(xué)來解釋，但量子力學(xué)能正確地描述微觀粒子的運動規(guī)律。四、經(jīng)典力學(xué)與廣義相對論牛頓引力理論在強引力作用下不適用，只能用廣義相對論的引力場理論來解釋強引力作用。五、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍宏觀、低速、弱力情況下適用