2020年高中物理教学设计：6.6《经典力学的局限性》5(人教版必修2).docx

§6.6经典力学的局限性
课　　题
6.6经典力学的局限性
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上课时间

总课时数

课程目标
学问与
技能
知道牛顿运动定律的适用范围。了解经典力学在科学争辩和生产技术中的广泛应用。知道质量与速度的关系，知道高速运动中必需考虑速度随时间的变化。
过程与
方法
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，人类对科学的生疏是无止境的。
情感态度与价值观
通过对牛顿力学适用范围的争辩，使同学知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，生疏学问的变化性和无穷性，培育献身于科学的时代精神。
教学重点
牛顿运动定律的适用范围
教学难点
高速运动的物体，速度和质量之间的关系
教学过程
二次备课
引入新课：自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断进展，取得了巨大的成就，经典力学在科学争辩和生产技术中有了广泛的应用，从而证明白牛顿运动定律的正确性。
但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有确定的适用范围，有自己的局限性。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学问。
进行新课：请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题
1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。4、相对论和量子力学的毁灭是否否定了牛顿的经典力学？应当怎样生疏？5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”？
同学阅读教材，并思考上面的问题。分组争辩，代表发言。
［同学A］经典力学在微观领域和高速运动领域不再适用；在不同参考系中不能适用；在强引力的状况下，经典的引力理论也是不适用的。
［同学B］由于微观粒子（如电子、质子、中子）在运动时不仅具有粒子性，而且还具有波动性，经典力学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快，要导致质量发生变化，而经典力学认为质量是不变的，所以经典力学在高速运动领域内也不再适用.
［同学C］从上面分析知：牛顿运动定律的适用范围是：宏观物体，低速运动。
老师总结：经典力学在微观领域、高速运动的状况下不再适用.那么对这些领域的问题又应如何争辩呢？下面给大家简洁介绍一些近代物理学问。
从经典力学到相对论的进展
以牛顿运动定律为基础的经典力学中，空间间隔（长度）s、时间t和质量m这三个物理量都与物体的运动速度无关.一根尺子静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分钟不论处于静止状态还是处于运动状态，其快慢保持不变；一个物体静止时的质量和运动时的质量一样.这就是经典力学的确定时空观.
到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难.在新事物面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论.狭义相对论指出：长度、时间和质量都是随物体的运动速度而变化的.长度、时间和质量随速度的变化关系可以用下列方程表达式：
l=l0（通称尺缩效应）t= （钟慢效应）
m=（质—速效应） 上式中，各式里的v都是物体的运动速度，c是真空中的光速，l0和l分别为在相对静止和运动系统中沿速度方向测得的物体的长度；t和t0分别为在相对静止和运动的系统中测得的时间；m0和m分别为在相对静止和运动系统中测得的物体质量.
但是，当宏观物体的运动速度远小于光速时（v<<c），则上面的一些结果就变为l≈l0，t≈t0，m≈m0，因而对于宏观低速运动的物体，使用牛顿定律来处理问题，还是足够精确的.
继狭义相对论之后，1915年爱因斯坦又建立了广义相对论，指出空间——时间不行能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布，使人类对于时间、空间和引力现象的生疏大大深化了.“狭义相对论”和“广义相对论”统称为相对论.

【板书设计】
一、经典力学的广泛应用：经典力学在两次工业革命中发挥出巨大作用。
二、经典力学与狭义相对论
物体的质量随物体的运行速度而变化；物体运动的位移与时间与参考系的选择有关
当物体的速度远小于光速C（3×108）时两者结论是全都的。
三、经典力学与量子力学：微观粒子运动的波动性不能用经典力学来解释，但量子力学能正确地描述微观粒子的运动规律。
四、经典力学与广义相对论
牛顿引力理论在强引力作用下不适用，只能用广义相对论的引力场理论来解释强引力作用。
五、经典力学的适用范围：宏观、低速、弱力状况下适用