经典力学的局限性 教学设计.docx

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1、6. 6经典力学的局限性【教学目标】知识与技能I、知道牛顿运动定律的适用范围。2、了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。3、知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时间的变化。过程与方法通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识 是无止境的。情感、态度与价值观通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识的知识的变 化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。【教学重点】牛顿运动定律的适用范围【教学难点】高速运动的物体，速度和质量之间的关系【教学课时】1课时【探究学习】引入新课教师活动：自从17

2、世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在 科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局限性。那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节课我们就来了解这方面的知识。进行新课教师活动：请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题用投影片出示:1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？5、怎样理解

3、英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从止确走向错误”？学生活动：阅读教材，并思考上面的问题。分组讨论，代表发言。点评：让学生通过自主阅读获取信息，培养学生阅读理解能力，同时培养学生良好的自学习惯。教师活动：待学生阅读教材后，倾听学生代表的发言，和其他学生一起点评、补充。点评：可能学生回答的不完整，甚至很幼稚，这都无关紧要。重要的是给学生提供发表见解的机会，同学 之间甚至可以争论，在相互讨论中，明辨真理，掌握知识。学生A经典力学在微观领域和高速运动领域不再适用；在不同参考系中不能适用；在强引力的情况下, 经典的引力理论也是不适用的。学生B因为微观粒子（如电子、质子、中子）在运动时不仅具有粒子性，而且还

4、具有波动性，经典力 学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快，要导致质量发生.变化, 而经典力学认为质量是不变的，所以经典力学在高速运动领域内也不再适用.学生C从上面分析知：牛顿运动定律的适用范围是：宏观物体，低速运动。教师总结：从上面讨论可知，经典力学在微观领域、高速运动的情况下不再适用.那么对这些领域的问题 又应如何研究呢？下面给大家简单介绍一些近代物理知识。从经典力学到相对论的发展以牛顿运动定律为基础的经典力学中，空间间隔（长度）、时间/和质量小这三个物理量都与物体的运 动速度无关.一根尺子静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分钟不论处于静止状态还是

5、处于运动状态， 其快慢保持不变；一个物体静止时的质量和运动时的质量一样.这就是经典力学的绝对时空观.到了 19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难.在新事物面前，爱因斯坦打 破了传统的时空观，于1905年发表了题为论运动物体的电动力学的论文，提出了狭义相对性原理和光速 不变原理，创建了狭义相对论.狭义相对论指出：长度、时间和质量都是随物体的运动速度而变化的.长度、时 间和质量随速度的变化关系可以用下列方程表达式：（通称尺缩效应）（钟慢效应）加。（质一速效应）上式中，各式里的卜都是物体的运动速度，。是真空中的光速，/（）和/分别为在相对静止和运动系统中沿速度方向测得的物体

6、的长度；/和/0分别为在相对静止和运动的系统中测得的时间；/加和分别为在相对静止 和运动系统中测得的物体质量.但是，当宏观物体的运动速度远小于光速时（vc）,则上面的一些结果就变为eio，fFo,因而对于宏观低速运动的物体，使用牛顿定律来处理问题，还是足够精确的.继狭义相对论之后，1915年爱因斯坦又建立了广义相对论，指出空间一一时间不可能离开物质而独立存 在，空间的结构和性质取决于物质的分布，使人类对于时间、空间和引力现象的认识大大深化了.“狭义相对 论”和“广义相对论”统称为相对论.（三）课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后

7、请同 学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看 谁的更好，好在什么地方。点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。（四）实例探窕例门以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用？【提示】经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用.经典力学与天文学相结合建立了天体力学；经 典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等从地面上各种物体的运动到天 体的运动；从大气的流动到地壳的变动；从拦河筑坝、修

8、建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞 机等现代交通工具的运动;从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船，等等，所有这些都服从经典力学规律.例2以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么？【提示】经典力学只适用于解决低速运动问题；不能用来处理高速运动问题，经典力学只适用于宏观物 体，一般不适用于微观粒子.课堂练习1.20世纪初，著名物理学家爱因斯坦提出了,改变了经典力学的一些结论.在经典力学中，物体的 质量是 的，而相对论指出质量随着速度变化而 o2.20世纪初期，建立了,它能够正确地描述微观粒子的运动规律。3.经典力学只适用于解决 问题，不能用来处理 问题，经典力学只适用于 物体,一

9、般不适用于。参考答案：1 .狭义相对论；固定不变；变化2 .量子力学3 .低速运动；高速运动；宏观；微观粒子【板书设计】一、经典力学的广泛应用经典力学在两次工业革命中发挥出巨大作用。二、经典力学与狭义相对论1、物体的质量随物体的运行速度而变化2、物体运动的位移与时间与参考系的选择有关3、当物体的速度远小于光速C (3X108)时两者结论是一致的。三、经典力学与量子力学微观粒子运动的波动性不能用经典力学来解释，但显子力学能正确地描述微观粒子的运动规律。四、经典力学与广义相对论牛顿引力理论在强引力作用下不适用，只能用广义相对论的引力场理论来解释强引力作用。五、经典力学的适用范围宏观、低速、弱力情况下适用