2019_2020学年高中物理第5章1经典力学的成就与局限性2了解相对论（选学）3初识量子论教案

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1、1经典力学的成就与局限性2了解相对论(选学)3初识量子论(选学)学习目标知识脉络(教师用书独具)1.知道经典力学的局限性和适用范围．(重点)2．初步了解相对论时空观中的基本观点．(难点)3．了解狭义相对论和广义相对论．4．了解量子论的基本内容.一、经典力学的成就与局限性1．经典力学的成就(1)经典力学的基础是牛顿运动定律和万有引力定律．(2)经典力学能说明行星和卫星的轨道、开普勒的行星运动定律、彗星运动、落体运动、海洋的潮汐、汽车的运动、足球的运动以及宏观世界中的种种运动．(3)经典力学的思想方法影响到了化学

2、和生物等自然科学领域，也影响了艺术、政治、哲学等社会科学领域．2.经典力学的局限性(1)经典力学的绝对时空观①内容：时间、空间与物质及其运动完全无关，时间与空间也完全无关．②局限性：割裂了时间、空间、物质及其运动之间的联系，不能解释高速运动领域的许多客观现象．(2)经典力学的运动观①成就：牛顿所总结的运动定律，确立了严格的、用数值表示的机械运动的因果关系．②局限性：不能解释微观世界的现象．3．经典力学的适用范围(1)适用范围：适用于宏观(＞10－10m)、低速(v≪c)、弱引力场(例如地球附近)中的运动物体．

3、(2)超出了以上范围要由相对论、量子论取代．二、了解相对论和量子论(选学)1．狭义相对论爱因斯坦针对经典力学的运动规律在处理微观、高速时所遇到的困难，创立了狭义相对论．狭义相对论的主要效应有：(1)长度收缩：在观测运动的物体时，物体沿运动方向上的长度会收缩，即L＝L0.(2)时钟变慢：在观测运动的时钟时，时钟显示的时间变慢，即τ＝.(3)质量变化：物体的质量随速度的增大而增大．(4)质能关系：物体的质量和能量之间存在着相互联系的关系，关系式为：E＝mc2.(5)速度上限：任何物体的速度都不能超过光速．一般情况

4、下，由于物体的速度v≪c，相对论效应消失，其结果还原为经典力学．因此认为经典力学是相对论力学在低速情况下的近似．2．广义相对论(1)爱因斯坦于1916年创立了广义相对论．根据该理论推得一些结果，例：(a)当光线通过强引力场时，光线会发生偏折，即时空会发生“弯曲”．(b)引力场存在引力波．(2)广义相对论把数学与物理学紧密地联系在了一起．3．量子论的基本内容(1)量子假设最早是在1900年由德国物理学家普朗克提出来的．(2)量子论认为，微观世界的某些物理量不能连续变化，而只能取某些分立值，相邻两分立值之差称为该

5、物理量的一个量子．(3)微观粒子有时显示出波动性，有时又显示出粒子性，这种在不同条件下分别表现出经典力学中的波动性和粒子性的性质称为波粒二象性，在粒子的质量或能量越大时，波动性变得越不显著，所以我们日常所见的宏观物体，实际上可以看做只具有粒子性．(4)由于微观粒子运动的特殊规律性，使一个微观粒子的某些物理量不可能(填“不可能”或“一定”)同时具有确定的数值．例如粒子的位置和动量，其中的一个量愈确定，另一个量就愈不确定，粒子的运动不遵守确定性规律而遵守统计规律．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1

6、)经典力学的基础是牛顿运动定律．(　　)(2)经典力学中时间、空间与物质及其运动完全无关．(　　)(3)经典力学可以研究质子、中子等微观粒子的运动规律．(　　)(4)物体高速运动时，沿运动方向上的长度会变短．(　　)(5)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变．(　　)(6)对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增加而变大．(　　)【提示】　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√2．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指(　　)A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域B．地球表面

7、上的物质世界C．人眼能看到的物质世界D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界D　[前三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片面，没有全面描述，本题应选D.]3．(多选)20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明(　　)A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论B．人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的C．不同领域的事物各有其本质与规律D．人们应当不断地扩展认识，

8、在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律BCD　[人们对客观世界的认识，要受到他所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生，并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．所以A错，B、C、D对．]4．(选做)假设地面上有一列火车以接近光速的速度