高中物理必修2《经典力学的局限性》教案.docx
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1、高中物理必修2经典力学的局限性教案中学物理必修2经典力学的局限性教案教学目标1、学问与技能(1)知道牛顿运动定律的适用范围;(2)了解经典力学在科学探讨和生产技术中的广泛应用;(3)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。2、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,人类对科学的相识是无止境的。3、情感、看法与价值观:通过对牛顿力学适用范围的探讨,使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围,相识学问的改变性和无穷性,培育献身于科学的时代精神。教学重难点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
2、学过程新课导入自从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,经典力学在科学探讨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,像其他科学一样,它也有肯定的适用范围,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.一、经典力学及其局限性1.基本学问(1)从低速到高速经典力学的基础是牛顿运动定律,牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广袤区域,包括天体力学的探讨中,经受了实践的检验,取得了巨大的成就.狭义相对论阐述物体以接近光的速度运动时所遵从的规律.在经典力学中,物体的质
3、量是不变的,而狭义相对论指出,质量要随物体运动速度的增大而增大,即,两者在速度远小于光速的条件下是统一的.(2)从宏观到微观19世纪末20世纪初,物理学探讨深化到微观世界,发觉了电子、质子、中子等微观粒子,而且发觉它们不仅具有粒子性,同时还具有波动性.20世纪20年头,量子力学建立,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.经典力学的适用范围,只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界.(3)从弱引力到强引力1915年,爱因斯坦创立了广义相对论,这是一种新的时空与引力的理论.在强引力的状况下,牛顿引力理论不再适用.当物体的运动速度远小于
4、光速c(3×108 m/s)时,相对论物理学与经典物理学的结论没有区分.2.思索推断(1)洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s,此速度在相对论中属于高速.(×)(2)质量是物体的固有属性,任何时候都不会变.(×)(3)对于高速运动的物体,它的质量随着速度的增加而变大.(√)探究沟通(1)牛顿其次定律属经典力学理论,它在高速世界还适用吗?(2)相对论、量子力学否定了经典力学吗?【提示】(1)在高速世界中,物体的质量随着速度的增加而变大,物体的加速度不肯定与它所受的外力成正比,牛顿其次定律不再适用.(2)相对论、量子力学没有否定经典力学,经典力
5、学是相对论、量子力学在肯定条件下的特例.二、速度对质量的影响【问题导思】1.低速、高速是如何界定的?2.物体在高速状态下,质量与速度是什么关系?3.速度对物理规律有什么影响?1.低速与高速的概念(1)低速:远小于光速的速度为低速,通常所见物体的运动,如行驶的汽车、放射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体的运动皆为低速运动.(2)高速:有些微观粒子在肯定条件下其速度可以与光速相接近,这样的速度称为高速.2.速度对质量的影响(1)在经典力学中,物体的质量不随速度而变.依据牛顿其次定律F=ma知,物体在力F作用下做匀变速运动,只要时间足够长,物体的运动速度就可以增加到甚至超过光速c.(2)爱因斯坦的
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