2019-2020年高中物理 6.6經典力學的局限性教案 新人教版必修2.doc

《2019-2020年高中物理 6.6經典力學的局限性教案 新人教版必修2.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019-2020年高中物理 6.6經典力學的局限性教案 新人教版必修2.doc（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高中物理 6.6經典力學的局限性教案 新人教版必修2課 題6.6經典力學的局限性課 型新授課（2課時）教 學 目 標知識與技能 1知道牛頓運動定律的適用范圍 2了解經典力學在科學研究和生產技術中的廣泛應用 3.知道質量與速度的關系，知道高速運動中必須考慮速度隨時過程與方法 通過閱讀課文體會一切科學都有自己的局限性，新的理論會不斷完善和補充舊的理論，人類對科學的認識是無止境的情感、態(tài)度與價值觀 通過對牛頓力學適用范圍的討論，使學生知道物理中的結論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認識知識的變化性和無窮性，培養(yǎng)獻身于科學的時代精神教學重點、難點教學重點 牛頓運動定律的適用范圍教學難點 高速運動的物體，速度和質量之間的關系 教 學 方 法 探究、講授、討論、練習教 學 手 段 教具準備 錄像資料，多媒體課件 教 學 活 動新課導入 師：自從17世紀以來，以牛頓運動定律為基礎的經典力學不斷發(fā)晨，如：在宏觀、低速、弱引力的廣闊領域，包括天體力學的研究中取得了巨大的成就經典力學在科學研究和生產技術中有了廣泛的應用，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、修建橋梁到設計各種機械；從自行車到汽車、火車、飛機等各種交通工其：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，經典力學也不是萬能的，像一切科學一樣，它沒有也不會窮盡一切真理，它也有自己的局限性它像一切科學理論一樣，是一部“未完成的交響曲”那么經典力學在什么范圍內適用呢?有怎樣的局限性 呢?這節(jié)課我們就來了解這方面的知識 新課教學 一、從低速到高速 (展示問題) 師：請同學們閱讀教材“從低速到高速”部分回答低速與高速的概念、質速關系、速度合成與兩個公設 生：低速到高速的概念，通常所見的物體的運動皆為低速運動，如行駛的汽車，發(fā)射的導彈、人造衛(wèi)星及宇宙飛船等有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速 質速關系是：在經典力學中，物體的質量是不變的，但愛因斯坦的狹義相對論指出，物體的質量隨速度的增大而增大，即 其中Db為靜止質量，m是物體速度為v時的質量，c是真空中的光速 例如：(1)v08c時，物體的質量約增大到靜止質量的17倍，這時經典力學就不再適用了 (2)如地球以v30kms的速度繞太陽公轉時，m=l 010 lOlmo，它的質量增大十分微小，可以忽略不計 速度合成與兩個公設一條河流中的水以相對河岸的速度v水岸流動，河中的船以相對于河水的速度v船水順流而下在經典力學中，船相對于岸的速度即為v船岸=v船水+v水岸 經驗告訴我們，這簡直是天經地義的但是，仔細一看，這個關系式涉及兩個不同的慣性參考系，而速度總是與位移(空間長度)及時間間隔的測量相聯(lián)系在牛頓看來，位移和時間的測量與參考系無關，正是在這種時空的觀念下，上式才成立然而，相對論認為，同一過程的位移和時間的測量在不同的參考系中是不同的，因而上式不能成立，經典力學也就不再適用了 (1)相對性原理：物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式 (2)光速不變原理：在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速都一樣 師：經典力學是適用于低速運動的物體還是適用于高速運動的物體呢? 生：適用于低速運動的物體 師：閱讀教材科學漫步部分，體會時間和空間是什么 生：時間與空間并沒有講清時間與空間的問題，只是提出問題，激勵我們對未來的探索 二、從宏觀到微觀 師：請同學們閱讀教材“從宏觀到微觀”部分，并說明經典力學是適用于宏觀物體還是微觀物體。 生：19世紀末到20世紀初，人們相繼發(fā)現(xiàn)了電子、質子、中子等微觀粒子，發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性，面且具有波動性，它們的運動規(guī)律不能用經典力學描述 20世紀20年代，建立了量子力學，它能夠正確地描述微觀粒子運動的規(guī)律性，并在現(xiàn)代科學技術中發(fā)揮了重要作用 經典力學一般不適用于微觀粒子 師：相對論和量子力學的出現(xiàn)，是否表示經典力學失去了意義? 生：相對論和量子力學的出現(xiàn)，說明人類對自然界的認識更加廣泛和深入，而不表示經典力學失去了意義它只是使人們認識到經典力學有它的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動，只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。 三，從弱引力到強引力 (展示問題) 師：請同學們閱讀教材“從弱引力到強引力”部分，并回答問題：何為弱引力?何為強引力? 生：萬有引力屬于弱引力利用萬有引力定律可以解釋天體的運動，并預言和發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星，首次把天上的星體運動規(guī)律與地面物體的運動規(guī)律統(tǒng)一起來 愛因斯坦引力理論表明，當天體半徑減小到一定程度時(太陽的引力半徑為3 km，地球的引力半徑為1 m)，天體間的引力就趨于無窮大 討論與交流) (展示問題) (1)實際的天文觀測，行星的運行軌道并不是嚴格閉合的，它們的近日點在不斷地旋進經典力學的解釋令人滿意嗎?用什么理論來圓滿地進行了解釋?(投影) 生：按牛頓的萬有引力定律推算，行星的運動應該是一些橢圓或圓，行星沿著這些橢圓或圓做周期性運動，與實際觀測結果不符經典力學也能作出一些解釋，但是，水星旋進的實際觀測值比經典力學的預言值多經典力學的解釋不能令人滿意 愛因斯坦根據(jù)廣義相對論計算出水星近日點的旋進還應有43的附加值，同時還預言了光線在經過大質量的星體附近時，如經過太陽附近時會發(fā)生偏轉現(xiàn)象并且都被觀測證實 (2)何為天體的引力半徑? 生：假定一個球形天體的質量不變，并通過壓縮減小它的半徑，天體表面上的引力將會增加，當引力趨于無窮大時，被壓縮天體半徑接近的值“引力半徑” 只要天體的實際半徑遠大于它們的引力半徑，那么愛因斯坦和牛頓的理論計算出的力的差異并不很大但當天體的實際半徑接近引力半徑時，這種差異將急劇增大這就是說，在強引力的情況下，牛頓的萬有引力理論將不再適用 對于這樣的科學發(fā)展過程，英國劇作家蕭伯納曾詼諧地說，科學總是從正確走向錯誤”這種調佩倒也不失為一種幽默的表述 (3)歷史上的科學成就與新的科學成就的關系是什么? 生：歷史上的科學成就不會被新的科學成就所否定，而是作為某些條件下的局部情形，被包括在新的科學成就之中如：當物體的速度遠小于光速c(3X108ms)時，相對論與經典理論的結論沒有區(qū)別；當另一個重要常數(shù)即“普朗克常數(shù)”h(663X10-34Js)可以忽略不計時量子力學和經典力學的結論沒有區(qū)別相對論和量子力學都沒有否定過去的科學，面只認為過去 的科學是自己在一定條件下的特殊情形 (例11以牛頓運動定律為基礎的經典力學，在科學研究和生產技術中有哪些應用? 參考答案：經典力學在科學研究和生產技術中有廣泛的應用經典力學與天文學相結合建立了天體力學；經典力學和工程實際相結合，建立了應用力學，如水利學，材料力學、結構力學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：從攔柯筑壩、修建橋梁到設計各種機械；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)射導彈、衛(wèi)星、宇宙飛船等等，所有這些都服從經典力學規(guī)律 (例2)以牛頓運動定律為基礎的經典力學的適用范圍是什么? 參考答案：經典力學只適用于解決低速運動問題，不能用來處理高速運動問題，經典力學只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子：經典力學只適用于解決弱引力問題，不能用來處理強引力問題 課堂訓練 120世紀初，著名物理學家愛因斯坦提出了 ，改變了經典力學的一些結論在經典力學中，物體的質量是 的，而相對論指出質量隨著速度變化而 220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經典力學只適用于解決 問題，不能用來處理問題，經典力學只適用于物體，一般不適用于 4微觀粒子的運動不僅具有 性同時具有波動性它們的運動規(guī)律很多情況下不能用經典力學來說明要增強正確描述微觀粒子的運動規(guī)律，需要用 5牛頓運動規(guī)律只適用于 物體的運動，狹義相對論闡述物體在以 的速度運動時所遵從的規(guī)律 參考答案 1狹義相對論 固定不變 變化 2量子力學 3低速運動 高速運動 宏觀 微觀粒子 4粒子 量子力學 5宏觀、低速 接近光速 小結 本節(jié)學習了經典力學的局限性： (1)從低速到高速：在經典力學中，物體的質量m是不隨運動狀態(tài)改變的，而狹義相對論指出，質量要隨著物體的運動速度的增大而增大即 (2)從宏觀到微觀：相對論和量子力學的出現(xiàn)，并不說明經典力學失去了意義只說明它有一定的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界 (3)從弱引力到強引力：相對論物理學與經典物理學的結論沒有區(qū)別相對論與量子力學都沒有否定過去的科學，而只是認為科學在一定條件下有其特殊性經典力學只適用于弱引力，不適用于強引力 學 生 活 動作 業(yè)布置作業(yè) 認真閱讀教材認識到物理中的結論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認識知識的變化性和無窮性，培養(yǎng)獻身于科學的時代精神 課外訓練 閱讀教材83頁科學足跡欄目中的短文牛頓的科學生涯，體會和學習牛頓獻身科學的精神板 書 設 計6經典力學的局限性 一、從低速到高速 經典力學只適用于低速運動 二、從宏觀到微觀 經典力學只適用于宏觀物體 三、從弱引力到強引力 萬有引力定律只適用于弱引力教 學 后 記