人教版高一物理第六节必修2)力学的局限性教学设计

1、第6节 经典力学的局限性【教材分析】本节是全章的终结性内容，也属于介绍性内容。前面几节内容使学生对牛顿力学产生敬仰之时，来一个经典力学的局限性的介绍，其目的在于使学生拓展知识、开阔视野的同时，正确认识物理学理论发展与适用范围。教科书从低速到高速、宏观到微观、弱引力到强引力三方面介绍了经典力学的局限性。学过本节之后，要学生知道，尽管前面已经体会到了万有引力的辉煌成就，但是真理具有相对性，在新的领域还有新的规律等待我们去发现。【学情分析】授课班级是一中理科实验班，学生思维相对比较敏捷、知识面相对比较广。通过已有的知识和课前预习，对经典力学的局限性和相对论知识有一定的了解。因此，注重人文、德育教育并

2、适当拓宽知识面是这节课的宗旨。【教学目标】1知识与技能（1）了解经典力学的发展历程和伟大成就，知道经典力学发展历程中有哪些物理学家作出了突出贡献。（2）认识经典力学的局限性和适用范围。初步了解微观和高速世界中的奇妙现象。（3）了解相对论、量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。2过程与方法（1）通过收集对经典力学建立作出重要贡献的物理学家的故事，把科学成果的发现过程展现为历史的过程，从而让学生认识到历史的发展有承接，科学的发展也一样。（2）通过收集和交流具体实例来分析说明经典力学所取得的伟大成就，培养学生就某一观点或结论收集例证的能力，培养学生获取和评价信息的

3、能力。3情感、态度与价值观（1）使学生领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义，体会经典力学在人类认识自然以及物理学发展中的重要影响和作用。（2）感受物理学家充满着艰巨性和创造性的科学探究过程，从而让学生更好地把握科学探究的本质，领悟科学探究的真谛。（3）感受物理学所揭示的自然规律中蕴藏着和谐、有序、简单、统一的科学美，培养学生对科学的审美能力，领悟自然界的内在秩序与和谐。【教学重难点】1. 经典力学遇到的困难和现代物理学的新成就2. 情感、态度和价值观方面的教育。【教学方法】 采用引导学生自主学习和合作学习的方法，鼓励和组织学生在收集资料的基础上进行讨论和交流，建立起对经典力学的

4、整体性认识。【教学过程设计】 通过一张关于地球到月球之间距离的图片，引入一个关于时空观话题的思考和讨论，引入课题。一经典力学的巨大成就来源:Z,xx,k.Com经典力学，通常叫牛顿力学，主要研究宏观物体机械运动的规律。牛顿在伽利略、开普勒等人工作的基础上，把地面上物体的运动与行星的运动综合起来进行深入研究，发现了机械运动的基本规律牛顿运动三定律和万有引力定律。他的不朽名著自然哲学的数学原理，为经典力学奠定了基础。 经典力学是最早形成的物理理论，后来的许多理论，包括相对论和量子力学，它们的形成都受到经典力学的影响。 二经典力学方法论的意义 比较亚里士多德、伽利略、牛顿所采用的科学研究方法的特点和

5、区别以及对科学发展的意义1.伽利略关于机械运动的研究，将实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐地结合起来“自然数学化”方法2.牛顿的研究方法：“归纳-演绎法”回顾经典力学的发展历程时，强调：科学家在科学探索的道路上所具有的创新意识和创新精神，与困难做斗争的坚忍不拔甚至牺牲精神。学生在了解这些科学家的故事和贡献时，也完全可能了解到对某些科学家有褒有贬的评价，对此应指导学生看待科学家的成果要放在特定的历史背景下去评说，应用历史的观点进行科学教育三经典力学遇到的问题1. 1887年，迈克耳孙-莫雷实验“第一朵乌云”思考与讨论：假设有一艘宇宙飞船，它的速度高达（光速的）。你的同学带着一个激光电筒在飞船中，

6、你带一个激光电筒站在地面上。（1）当飞船向你飞来时，你向飞船发出一束激光，你的同学在飞船中测得的激光速度是多大？（2）当飞船远离你而去时，你向飞船发出一束激光，你的同学在飞船中测得的激光速度是多大？（3）当飞船向你飞来时，同学向你发出一束激光，你测得的激光速度是多大？第1个问题的答案是，第2个是，第3个问题是。这就是我们学习在经典力学中学习的运动的合成与分解知识，我们对这些答案从未怀疑，认为是理所当然的。但1887年，迈克耳孙-莫雷实验告诉我们，这些答案都是错误的，实验证明，光速与光源的运动和观察者无关。这就是威廉·汤姆孙所说的“在晴朗天空远处的第一朵乌云”。2.黑体辐射“第二朵乌云

7、”我们知道，常温下我们看到的物体的颜色就是反射光所致。如果某种物体能够完全吸收入射的各种光而不发生反射，这种物体我们把它叫做黑体。对黑色的空腔发出来的波进行观察时，按照我们的想法，波的频率应该是连续的，各种频率都有，但实验结果表明，黑体辐射波的频率是不连续的。这就是威廉·汤姆孙所说的“第二朵乌云”。3.水星进动四现代物理学的初步知识正是由于这些经典物理学无法解释的实验事实，引起了物理学一场伟大的革命，导致了现代物理学的诞生。1.狭义相对论的两个基本原理（1）在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。狭义相对性原理（2）真空中的光速在不同的参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的

8、相对运动没有关系。光速不变原理从这两个假设出发，经过逻辑推理（包括数学推导）所得出的大量结论都与事实相符，如运动物理的质量： 运动物体质量会发生变化时间延缓效应： 运动物体上的时间变慢了长度收缩效应： 运动的杆，长度变短结论：经典力学在低速时成立，在接近光速时就不成立了。在低速运动中，地球以的速度绕太阳公转时，它的质量增大十分微小，可以忽略，经典力学完全适用。但是如果物体的速度接近光速，例如速度时，物体的质量约增大到静止质量的1.7倍。这时经典力学就不适用了。再比如：在经典力学中，这简直就是天经地义。但仔细想一想，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

9、相联系。在牛顿看来，位移的测量、时间的测量都与参考系无关，正是在这种时空观下，上式才成立。然而，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的，因而上式不能成立，经典力学也就不适用了。2.量子力学为了解释黑体辐射现象， 1900年底，普朗克做出了大胆的假设：带电微粒辐射或吸收能量时，是以一个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收！这个不可再分的最小能量值叫做能量子。后来爱因斯坦通过光电效应和康普顿效应实验进一步证实了普朗克的假设并发展了量子理论。结论：经典力学只适用于宏观世界，不适用于微观世界。3.广义相对论广义相对论的两个基本原理：（1）在任何参考系（静止、匀速、加速）中物理规律都是相同的。广义相对性原理（2）一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价等效原理然后结合数学方法，经一番运算得出：强引力会使光线弯曲（日食图片），强引力造成了水星的进动现象，这些都无法用经典力学的观点解释，万有引力是广义相对论的时空弯曲理论在弱引力场中的近似表达。结论：经典力学只适用于弱引力，不适用于强引力。历史上的科学成就不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的局部情形，被包含在新的科学成就之中，正如相对论并没有否定经典物理学，尽管相对论更具有普遍性，但是经典物理学作为它的低速近似，在