人教部物理必修二 6.6 经典力学的局限性 教学设计

经典力学的局限性
经典力学（又称牛顿力学）体系是时代的产物，是许多科学家经过一个多世纪的艰苦探索才完成的理论综合工作。它是整个现代物理学和天文学的基础，也是现代许多门类工程技术的理论基础。著名物理学家杨振宁曾赞颂到：“如果一定要选出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿《自然哲学的数学原理》在1687年出版的那一天。”从地面上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、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、人造卫星、宇宙飞船……所有这些都服从经典力学的规律。经典力学在如此广阔的领域里与实际相符合，显示了牛顿运动定律的正确性和经典力学的魅力。但是，像一切科学一样，经典力学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”。
“经典力学的局限性”属于知识介绍性质，目的在于拓展学生的知识视野，在学习中体会真理的相对性和发展性，培养一分为二看问题的辩证思维。并体会科学研究方法对人民认识自然的重要作用，进一步认识物理
现在的学生接触面广，信息渠道宽，现代应用技术手段多，尤其是网络。很多的学生都能够熟练地运用网络来查阅各种信息、知识。鉴于这些，把这节课设计成一堂讨论课。
【知识与能力】
1．知道牛顿运动定律的适用范围；
2．了解经典力
络资料撰写小论文，更多地了解经典力学的成就、局限性与适用范围，培养学生查阅文献的能力、筛选和组织信息的能力、交流和表述信息的能力。
【情感态度价值观】
1．通过查阅、对比举例、交流等学习活动，培养学生自主学习的习惯和善于合作的意识；培养学生懂得尊重他人的成果、与他人合作交流的能力与习惯，锻炼学生在“讨论与交流”活动中敢于发表自己的感想和看法，共同探讨交流与合作学习的途径；
2．以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么？
参考答案：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：经典力学只适用于解决弱引力问题，不能用来处理强引力问题。
【课堂练习】
①20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
。
②20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，一般不适用于
。
④微观粒子的运动不仅具有
性．同时具有波动性．它们的运动规律很多情况下不能用经典力学来说明．要增强正确描述微观粒子的运动规律，需要用
。
⑤牛顿运动规律只适用于
物体的运动，狭义相对论阐述物体在以
的速度运动时所遵从的规律。
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；④粒子，量子力学；
⑤宏观、低速，接近光速。
［小结］
本节学习了经典力学的局限性：
（1）从低速到高速：在经典力学中，物体的质量m是不随运动状态改变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体的运动速度的增大而增大。
（2）从宏观到微观：相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义，只说明它有一定的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。
（3）从弱引力到强引力：相对论物理学与经典物理学的结论没有区别．相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只是认为科学在一定条件下有其特殊性，经典力学只适用于弱引力，不适用于强引力。
［布置作业］
略。
板书设计
6．经典力学的局限性
一、从低速到高速
1．低速与高速
（1）低速运动
物体运动的速度远小于光速的运动，称为低速运动。
（2）高速运动
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。
2．质速关系
3．速度合成与时空观
（1）速度合成公式
v船岸＝v船水＋v水岸
（2）时空观
①经典力学的绝对时空观
经典力学认为时间和空间是相互独立的，对时间间隔和空间间隔的测量不会因为参考系的运动而改变。
②狭义相对论基本原理
A．爱因斯坦相对性原理：物理定律在所有惯性参考系内都是等价的。
B．光速不变原理：在所有惯性系中，光在真空中的速度恒等于。
③狭义相对论时空观
A．同时性的相对性
B．时间测量（间隔）的相对性──时间延缓
C．空间测量的相对性──长度收缩
二、从宏观到微观
假定一个球形天体的质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加，当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径接近的值──“引力半径”。
3．历史上的科学成就与新的科学成就的关系
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