經(jīng)典力學(xué)的局限性教學(xué)設(shè)計

1、經(jīng)典力學(xué)的局限性?教學(xué)設(shè)計【課標(biāo)分析】1通過實例，了解經(jīng)典力學(xué)的開展歷程和偉大成就，體會經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立的價值 與意義，認(rèn)識經(jīng)典力學(xué)的實用范圍和局限性。2初步了解經(jīng)典時空觀和相對論時空觀，知道相對論對人類認(rèn)識世界的影響。3初步了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象，知道宏觀物體和微觀粒子的能量變化特 點，體會量子論的建立深化了人類對于物質(zhì)世界的認(rèn)識?！窘滩姆治觥?. 教材的地位和作用 ?經(jīng)典力學(xué)的局限性?是人教版、物理必修二、第六章第六節(jié)的內(nèi)容，是第 六章的最后一節(jié)， 是學(xué)習(xí)完經(jīng)典力學(xué)以后所做的介紹性質(zhì)內(nèi)容， 它可以拓展學(xué)生 的知識面、展示科學(xué)探究的無限可能，建立科學(xué)思想、科學(xué)的思維方法，培養(yǎng)科 學(xué)精神，在情

2、感、態(tài)度 與價值觀方面發(fā)揮應(yīng)有的教育功能。2. 教材的編寫思路 本節(jié)教材先介紹高速運動的物體運動時牛頓力學(xué)體系不成立， 并給出了質(zhì)量 隨速度變化關(guān)系。 接下來介紹從宏觀到微觀的變化， 介紹了量子化現(xiàn)象。 最后接 紹從引力弱到強引力， 廣義相對論的根底。 把這么多內(nèi)容安排到一節(jié)重點不在對 相對論和量子力學(xué)知道多少， 而在于讓學(xué)生體會任何科學(xué)都有局限性， 并不是牛頓力學(xué)過時了，要理解各自成立的條件。3. 教材的特點圖文并茂。本節(jié)較多地采用了圖文結(jié)合的呈現(xiàn)方式， 可以增強學(xué)生的感悟能 力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，防止僅用文字表述帶來的枯燥無味現(xiàn)象。通過“科學(xué)漫步 讓學(xué)生了解經(jīng)典時空觀和相對論時空觀不同。“科學(xué)

3、足跡中介紹了牛頓的科學(xué)生涯?！緦W(xué)情分析】：本節(jié)課授課對象是高一的學(xué)生：1. 知識根底學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓運動定律和萬有引力定律，對于經(jīng)典力學(xué)的根本理論及 其應(yīng)用，學(xué)生對于經(jīng)典力學(xué)的時空觀也有了根本認(rèn)識。 學(xué)習(xí)本節(jié)前聽說過相對論 和量子力學(xué)，但缺乏正確地認(rèn)識。2. 能力根底高一學(xué)生正是思維活潑，求知欲強，在思維方式上由初中形象思維為主向高 中抽象思 維為主過渡，已具備了一定的分析、解決問題等能力，自主學(xué)習(xí)意識 不斷增強，對事物的探究有熱情。本節(jié)主要介紹相對論時空觀和量子化現(xiàn)象， 本 節(jié)內(nèi)容十分抽象，因此學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時要具有經(jīng)典力學(xué)的時空觀知識和高度的概 括和抽象理解能力。【教學(xué)過程】課題6.6經(jīng)典

4、力學(xué)的局限性課型新授課1課時教 學(xué) 目標(biāo)o O 程 風(fēng)O - i 亠 O 匕匕 1 亠。勺 一 亠亠匚兒 1 三 。止月 忙 O 禾 歷 性的 艱 獻 畏 艮 生 纟 急勺 依 M 曰皿點B信M滿 腳 學(xué)學(xué) 論 吋 家 們 能 典 典 M 法 譏W度 盯 學(xué) 技 經(jīng) 經(jīng) 科 方 筒 獲 態(tài) 物 科 與 解 識 會 與 穢 養(yǎng) 、受 會 識 了 認(rèn) 體 程 土 培 感 略心 體 知1.23 過 1 Z 情1.2教學(xué)重難點教學(xué)方法習(xí) 練 討 講 探教學(xué)手段:動舌 案、丫 答學(xué) I教W示 血 展K活 皿生 動 訂 案 學(xué) 和經(jīng)典力學(xué)的成就及歷程展示各科學(xué)家圖片讓學(xué)生答復(fù)他們的主要事跡學(xué)生答復(fù)師：同學(xué)

5、們答復(fù)了這些對經(jīng)典力學(xué)做出奉獻的科學(xué)家事跡，那么經(jīng)典力學(xué)經(jīng)重大成就時間阿基米德發(fā)現(xiàn)浮力定律公兀前二世紀(jì)開普勒發(fā)現(xiàn)行星運動定律1609 , 1619伽利略說明了運動的相對性原理1632伽利略發(fā)現(xiàn)了自由落體運動規(guī)律、慣性原理1638帕斯卡發(fā)現(xiàn)帕斯卡原理1653馬德堡半球?qū)嶒?、驗證大氣壓力1663發(fā)現(xiàn)胡克定律一一彈簧彈力和形變的關(guān)系1678牛頓發(fā)表?自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理?，說明了運動定律和萬有引力定律1687歷怎樣的開展歷程呢？展示圖標(biāo)學(xué)生觀看師：都采用怎樣的研究方法？圖標(biāo)展示亞里士多德伽利略卡兒笛惠更斯牛頓國古希臘，法荷蘭，英國，意大利，別約公元前國1629169516421564 1642 年生3

6、84公元前1596年1727 年活年代322年1650 年主要的科學(xué)研究方法觀察、思維、推理觀察實驗、假設(shè)、數(shù)學(xué)推理三者相結(jié)合實驗觀察、數(shù)學(xué)推理實驗、數(shù)學(xué)推理歸納與 演繹、綜合與 分析、實驗觀 察等力學(xué)方面的主要成就兩個反面的結(jié)論： 力是維持物 體運動的原 因。 重的物體比 輕的物體下落 得快。 自由落體運動 規(guī)律 力學(xué)相對性原理慣性定律 制成了世界 上第一架計時 擺鐘。 測量出重力 加速度的值。三大運動 定律、萬有 引力定律。師：展示經(jīng)典力學(xué)金字塔建立，牛頓曾經(jīng)說過：如果說我看得遠，那是因為我站在巨人們的肩上。師：實踐證明，從地面上的各種物體的運動到天體的運動，從大氣的流動到 地殼的變動，從

7、自行車到汽車、火車、飛機等交通工具的運動，從投出籃球到發(fā) 射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船，所有這些都服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律。那么，是不是任 何情境下都遵從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律呢？生：不是1.從低速到高速學(xué)生觀看師：請同學(xué)們閱讀教材“從低速到高速局部.答復(fù)低速與高速的概念、質(zhì) 速關(guān)系。生：低速到高速的概念，通常所見的物體的運動皆為低速運動，如行駛的汽車，發(fā)射的導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星及宇宙飛船等.有些微觀粒子在一定條件下其速度可 以與光速相接近，這樣的速度稱為高速.質(zhì)速關(guān)系是：在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不變的，但愛因斯坦的狹義相對1 - c2論指出，物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大，即m= m0其中mO為靜止質(zhì)量，m是物體速

8、度為v時的質(zhì)量，c是真空中的光速.例如：1v = 0 . 8c時，物體的質(zhì)量約增大到靜止質(zhì)量的1 . 7倍，這時經(jīng)典 力學(xué)就不再適用了.如地球以v = 30km /s的速度繞太陽公轉(zhuǎn)時，m=1.0101mo ，它的質(zhì)量 增大十分微小，可以忽略不計.一條河流中的水以相對河岸的速度 v水岸流動，河中的船以相對于河水的速度 v船水順流而下.在經(jīng)典力學(xué)中，船相對于岸的速度即為V船岸=v船水+v水岸師：閱讀教材科學(xué)漫步局部，體會時間和空間是什么.想一下為什么上述公 式不成立展示牛頓的絕對時空觀和狹義相對論的時空觀 師：通過學(xué)習(xí)我們知道經(jīng)典力學(xué)適用于什么？ 學(xué)生總結(jié)：經(jīng)典力學(xué)只適用于低速運動的物體2.從宏

9、觀到微觀師：請同學(xué)們閱讀教材“從宏觀到微觀局部，并說明經(jīng)典力學(xué)是適用于宏 觀物體還是微觀物體。生：19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，人們相繼發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子， 發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性，面且具有波動性，它們的運動規(guī)律不能用經(jīng)典力學(xué)描 述.20世紀(jì)20年代，建立了量子力學(xué)，它能夠正確地描述微觀粒子運動的規(guī)律 性，并在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重要作用.師：相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，是否表示經(jīng)典力學(xué)失去了意義 ？生：相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，說明人類對自然界的認(rèn)識更加廣泛和深入， 而不表示經(jīng)典力學(xué)失去了意義它只是使人們認(rèn)識到經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍： 只適用于低速運動，不適用于高速運動，只適用于宏觀世界，

10、不適用于微觀世界。師：通過學(xué)習(xí)我們知道經(jīng)典力學(xué)適用于什么？生：經(jīng)典力學(xué)只適用于微觀粒子3.從弱引力到強引力(1)實際的天文觀測，行星的運行軌道并不是嚴(yán)格閉合的，它們的近日點 在不斷地旋進.經(jīng)典力學(xué)的解釋令人滿意嗎？用什么理論來圓滿地進行了解釋？(投 影)生：按牛頓的萬有引力定律推算，行星的運動應(yīng)該是一些橢圓或圓，行星沿 著這些橢圓或圓做周期性運動，與實際觀測結(jié)果不符經(jīng)典力學(xué)也能作出一些解 釋，但是，水星旋進的實際觀測值比經(jīng)典力學(xué)的預(yù)言值多經(jīng)典力學(xué)的解釋不能 令人滿意.愛因斯坦根據(jù)廣義相對論計算出水星近日點的旋進還應(yīng)有43 '的附加值，同時還預(yù)言了光線在經(jīng)過大質(zhì)量的星體附近時，如經(jīng)過太陽

11、附近時會發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn) 象并且都被觀測證實.(2) 何為天體的引力半徑？生：假定一個球形天體的質(zhì)量不變，并通過壓縮減小它的半徑，天體外表上 的引力將會增加，當(dāng)引力趨于無窮大時，被壓縮天體半徑接近的值一一“引力半 徑只要天體的實際半徑遠大于它們的引力半徑，那么愛因斯坦和牛頓的理論計 算出的力的差異并不很大但當(dāng)天體的實際半徑接近引力半徑時，這種差異將急 劇增大這就是說，在強引力的情況下，牛頓的萬有引力理論將不再適用.師：對于這樣的科學(xué)開展過程，英國劇作家蕭伯納曾詼諧地說，科學(xué)總是從 正確走向錯誤這種調(diào)佩倒也不失為一種幽默的表述.(3) 歷史上的科學(xué)成就與新的科學(xué)成就的關(guān)系是什么 ？生：歷史上的科學(xué)成就

12、不會被新的科學(xué)成就所否認(rèn)，而是作為某些條件下的局部情形，被包括在新的科學(xué)成就之中如：當(dāng)物體的速度遠小于光速c時，相對論與經(jīng)典理論的結(jié)論沒有區(qū)別；當(dāng)另一個重要常數(shù)即“普朗克常數(shù)可以忽略 不計時量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別相對論和量子力學(xué)都沒有否認(rèn)過 去的科學(xué)，面只認(rèn)為過去的科學(xué)是自己在一定條件下的特殊情形.小結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)了經(jīng)典力學(xué)的局限性：(1) 從低速到高速：在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量m是不隨運動狀態(tài)改變的，而狹義相對論指出，質(zhì)量要隨著物體的運動速度的增大而增大即(2) 從宏觀到微觀：相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，并不說明經(jīng)典力學(xué)失去了意義只說明它有一定的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動；只適 用于宏觀世界，不適用