高中物理《经典力学的局限性》教案4 新人教版必修2

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1、第七章万有引力与航天第六节经典力学的局限性一、教学目标1、知识与技能：（1）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过程与方法。2、过程与方法：（1）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。3、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，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神．二、教学内容剖析1、本节课的地位和作用：本节要求较底，只要理解大体的内容即可。2、本节课教学

2、重点：牛顿运动定律的适用范围3、本节课教学难点：高速运动的物体，速度和质量之间的关系．三、教学思路与方法探究、讲授、讨论、练习四、教学准备多媒体课件课堂教学设计教学环节教学内容师生互动设计意图备注引入“未完成的交响曲”——经典力学为什么叫“未完成的交响曲”？师：从历史开始讨论，激发学生的学习热情。自从17世纪以来，以牛顿运动定律为基础的经典力学不断发晨，如：在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中取得了巨大的成就．经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，如，从地面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、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞

3、机等各种交通工其：从投出的篮球到发射火箭、人造卫星、宇宙飞船……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，像一切科学一样，它没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性．它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”．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。一、从低速到高速一、从低速到高速在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即：其中m0为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速。例如：(1)v＝0．8c时，物体的质量约增大到静止质量的1．7倍，这时经典力学就不再适用

4、了．(2)如地球以v＝30km／s的速度绕太阳公转时，m=l010l0lmg，它的质量增大十分微小，可以忽略不计．一、从低速到高速师：请同学们阅读教材“从低速到高速”部分．回答低速与高速的概念、质速关系、速度合成与两个公设．师：高速是怎样的高速？象小车跑起来那样的高速么？生：不是，低速到高速的概念，通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等．有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速．让学生亲历知识的导出过程，体验成功的乐趣是新课程的重要理念．爱因斯坦的相对性原理(1)相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式．(2

5、)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速都一样．师：在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即其中m0为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速。速度合成与分解．一条河流中的水以相对河岸的速度v水岸流动，河中的船以相对于河水的速度v船水顺流而下．在经典力学中，船相对于岸的速度即为v船岸=v船水+v水岸经验告诉我们，这简直是天经地义的．但是，仔细一看，这个关系式涉及两个不同的惯性参考系，而速度总是与位移(空间长度)及时间间隔的测量相联系．在牛顿看来，位移和时间的测量与参考系无关，正是在这种时空的观念下，上式才成立

6、．然而，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是不同的，因而上式不能成立，经典力学也就不再适用了．(1)相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式．(2)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速‘都一样．师：经典力学是适用于低速运动的物体还是适用于高速运动的物体呢?生：适用于低速运动的物体．师：阅读教材科学漫步部分，体会时间和空间是什么．生：时间与空间并没有讲清时间与空间的问题，只是提出问题，激励我们对未来的探索．从宏观到微观二、从宏观到微观只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世

7、界。二、从宏观到微观师：请同学们阅读教材“从宏观到微观”部分，并说明经典力学是适用于宏观物体还是微观物体。生1：19世纪末到20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，而且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述．经典力学适用于宏观物体。生2：20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用．经典力学一般不适用于微观粒子．师：相