人教版高中物理必修2《6.经典力学的局限性》教学设计1

§6.6 活泼的天文学

知道牛顿运动定律的适用范围。了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时间的变化

1、自主学习、交流讨论

2、教师引导、启发，学生归纳。

一、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发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了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，它也有一定的适用范围，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知识。

二、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出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？

学生阅读教材，并思考上面的问题。分组讨论，代表发言。

［学生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；在强引力的情况下，经典的引力理论也是不适用的。

［学生B］因为微观粒子（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.

［学生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，弱引力。

教师总结：经典力学在微观领域、高速运动的情况下不再适用.那么对这些领域的问题又应如何研究呢？下面给大家简单介绍一些近代物理知识。

从经典力学到相对论的发展

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.这就是经典力学的绝对时空观.

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——时间不可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、空间和引力现象的认识大大深化了.“狭义相对论”和“广义相对论”统称为相对论.

三、课堂小结

经典力学的适用范围：宏观、低速、弱力情况下适用

四、作业布置：

课本53页2小题

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