经典力学的局限性教学设计

1、经典力学的局限性?教学设计【课标分析】1通过实例，了解经典力学的开展历程和伟大成就，体会经典力学创立的价值 与意义，认识经典力学的实用范围和局限性。2初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。3初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特 点，体会量子论的建立深化了人类对于物质世界的认识。【教材分析】1. 教材的地位和作用 ?经典力学的局限性?是人教版、物理必修二、第六章第六节的内容，是第 六章的最后一节， 是学习完经典力学以后所做的介绍性质内容， 它可以拓展学生 的知识面、展示科学探究的无限可能，建立科学思想、科学的思维方法，培养科 学精神，在情

2、感、态度 与价值观方面发挥应有的教育功能。2. 教材的编写思路 本节教材先介绍高速运动的物体运动时牛顿力学体系不成立， 并给出了质量 随速度变化关系。 接下来介绍从宏观到微观的变化， 介绍了量子化现象。 最后接 绍从引力弱到强引力， 广义相对论的根底。 把这么多内容安排到一节重点不在对 相对论和量子力学知道多少， 而在于让学生体会任何科学都有局限性， 并不是牛顿力学过时了，要理解各自成立的条件。3. 教材的特点图文并茂。本节较多地采用了图文结合的呈现方式， 可以增强学生的感悟能 力，激发学习兴趣，防止仅用文字表述带来的枯燥无味现象。通过“科学漫步 让学生了解经典时空观和相对论时空观不同。“科学

3、足迹中介绍了牛顿的科学生涯。【学情分析】：本节课授课对象是高一的学生：1. 知识根底学生已经学习了牛顿运动定律和万有引力定律，对于经典力学的根本理论及 其应用，学生对于经典力学的时空观也有了根本认识。 学习本节前听说过相对论 和量子力学，但缺乏正确地认识。2. 能力根底高一学生正是思维活泼，求知欲强，在思维方式上由初中形象思维为主向高 中抽象思 维为主过渡，已具备了一定的分析、解决问题等能力，自主学习意识 不断增强，对事物的探究有热情。本节主要介绍相对论时空观和量子化现象， 本 节内容十分抽象，因此学习本节内容时要具有经典力学的时空观知识和高度的概 括和抽象理解能力。【教学过程】课题6.6经典

4、力学的局限性课型新授课1课时教 学 目标o O 程 风O - i 亠 O 匕匕 1 亠。勺 一 亠亠匚儿 1 三 。止月 忙 O 禾 历 性的 艰 献 畏 艮 生 纟 急勺 依 M 曰皿点B信M满 脚 学学 论 吋 家 们 能 典 典 M 法 讥W度 盯 学 技 经 经 科 方 筒 获 态 物 科 与 解 识 会 与 秽 养 、受 会 识 了 认 体 程 土 培 感 略心 体 知1.23 过 1 Z 情1.2教学重难点教学方法习 练 讨 讲 探教学手段:动舌 案、丫 答学 I教W示 血 展K活 皿生 动 订 案 学 和经典力学的成就及历程展示各科学家图片让学生答复他们的主要事迹学生答复师：同学

5、们答复了这些对经典力学做出奉献的科学家事迹，那么经典力学经重大成就时间阿基米德发现浮力定律公兀前二世纪开普勒发现行星运动定律1609 , 1619伽利略说明了运动的相对性原理1632伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理1638帕斯卡发现帕斯卡原理1653马德堡半球实验、验证大气压力1663发现胡克定律一一弹簧弹力和形变的关系1678牛顿发表?自然哲学的数学原理?，说明了运动定律和万有引力定律1687历怎样的开展历程呢？展示图标学生观看师：都采用怎样的研究方法？图标展示亚里士多德伽利略卡儿笛惠更斯牛顿国古希腊，法荷兰，英国，意大利，别约公元前国1629169516421564 1642 年生3

6、84公元前1596年1727 年活年代322年1650 年主要的科学研究方法观察、思维、推理观察实验、假设、数学推理三者相结合实验观察、数学推理实验、数学推理归纳与 演绎、综合与 分析、实验观 察等力学方面的主要成就两个反面的结论： 力是维持物 体运动的原 因。 重的物体比 轻的物体下落 得快。 自由落体运动 规律 力学相对性原理惯性定律 制成了世界 上第一架计时 摆钟。 测量出重力 加速度的值。三大运动 定律、万有 引力定律。师：展示经典力学金字塔建立，牛顿曾经说过：如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。师：实践证明，从地面上的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

7、自行车到汽车、火车、飞机等交通工具的运动，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规律。那么，是不是任 何情境下都遵从经典力学的规律呢？生：不是1.从低速到高速学生观看师：请同学们阅读教材“从低速到高速局部.答复低速与高速的概念、质 速关系。生：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.质速关系是：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1 - c2论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即m= m0其中mO为静止质量，m是物体速

8、度为v时的质量，c是真空中的光速.例如：1v = 0 . 8c时，物体的质量约增大到静止质量的1 . 7倍，这时经典 力学就不再适用了.如地球以v = 30km /s的速度绕太阳公转时，m=1.0101mo ，它的质量 增大十分微小，可以忽略不计.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水岸师：阅读教材科学漫步局部，体会时间和空间是什么.想一下为什么上述公 式不成立展示牛顿的绝对时空观和狭义相对论的时空观 师：通过学习我们知道经典力学适用于什么？ 学生总结：经典力学只适用于低速运动的物体2.从宏

9、观到微观师：请同学们阅读教材“从宏观到微观局部，并说明经典力学是适用于宏 观物体还是微观物体。生：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，面且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描 述.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.师：相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义 ？生：相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入， 而不表示经典力学失去了意义它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，

10、不适用于微观世界。师：通过学习我们知道经典力学适用于什么？生：经典力学只适用于微观粒子3.从弱引力到强引力(1)实际的天文观测，行星的运行轨道并不是严格闭合的，它们的近日点 在不断地旋进.经典力学的解释令人满意吗？用什么理论来圆满地进行了解释？(投 影)生：按牛顿的万有引力定律推算，行星的运动应该是一些椭圆或圆，行星沿 着这些椭圆或圆做周期性运动，与实际观测结果不符经典力学也能作出一些解 释，但是，水星旋进的实际观测值比经典力学的预言值多经典力学的解释不能 令人满意.爱因斯坦根据广义相对论计算出水星近日点的旋进还应有43 '的附加值，同时还预言了光线在经过大质量的星体附近时，如经过太阳

11、附近时会发生偏转现 象并且都被观测证实.(2) 何为天体的引力半径？生：假定一个球形天体的质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体外表上 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一一“引力半 径只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么爱因斯坦和牛顿的理论计 算出的力的差异并不很大但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急 剧增大这就是说，在强引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用.师：对于这样的科学开展过程，英国剧作家萧伯纳曾诙谐地说，科学总是从 正确走向错误这种调佩倒也不失为一种幽默的表述.(3) 历史上的科学成就与新的科学成就的关系是什么 ？生：历史上的科学成就

12、不会被新的科学成就所否认，而是作为某些条件下的局部情形，被包括在新的科学成就之中如：当物体的速度远小于光速c时，相对论与经典理论的结论没有区别；当另一个重要常数即“普朗克常数可以忽略 不计时量子力学和经典力学的结论没有区别相对论和量子力学都没有否认过 去的科学，面只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形.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即(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