66经典力学的局限性

《66经典力学的局限性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《66经典力学的局限性（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、6.6 经典力学的局限性这三个方面的具体内容都不要求学生掌握，但是学过本节之后，学生会知道尽管前面已经 体 会到了万有引力的辉煌成就，但它没有穷尽一切真理，在新的领域还有新的规律等待我们 去 发现，文中“未完成的交响曲 相对论和量子力学是哪一种广泛的理论的特殊情形呢? 我们 现在还不知道” ，这些内容安排的着眼点都在情感态度与价值观方面的教育功能从低速到高速的讨论中，教材提到经典力学的相对运动问题，建议在此之前做一定的 补 充讲解“科学漫步”的“时间与空间”并没有讲清时间与空间的问题，只是提出问题，激励 学生未来的探索，它的目的同样在于情感态度与价值观的教育功能知识与技能知识与技能1知道以牛顿

2、运动定律为基础的经典力学的适用范围2知道相对论、量子力学和经典力学的关系过程与方法过程与方法经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程，认识科学思维的意义情感态度与价值观情感态度与价值观1了解科学理论的相对性，知道科学理论发展过程的继承与摒弃2通过时间与空间的问题，激励学生对未来的探索导入新课导入新课情景导入情景导入情境 l原理将成为一座永垂不朽的深邃智慧的纪念碑，它向我们揭示了最伟大的 宇宙定律这部著作是高于人类一切其他思想产物的杰作，这个简单而普遍的定律的发现，因为它囊括对象之巨大和多样性，给予人类智慧以光荣l8、19 世纪法国著名天文学家和天体力学家拉普拉斯情境 2“科学大厦已经基本建成

3、” ， “后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行 了 ” -在物理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的令人不安的乌云 ”l9 世纪著名的英国物理学家威廉汤姆生踌躇满志地宣告情境 3 牛顿啊，请原谅我!你所发现的道路，在你那个时代，是一位具有最高思维能 力和创造力的人所能发现的唯一的道路你所创造的概念，甚至今天仍然指导着我们的物 理 学思想，虽然我们现在知道，如果要更加深入地理解各种联系，那就必须用另外一些离直 接 经验领域较远的概念来代替这些概念爱因斯坦情境 4 科学总是从正确走向错误英国剧作家萧伯纳诙谐地说以上名人名言，对你有何启示?问题导入问题导入假如你驾驶一辆时速为 loo kmh 的越野

4、车，一位乘客以相对你 10 kmh 的速度用弹 弓射击前面的岩石，那么弹珠的实际速度就应该是 iio kmh可是，如果打开前车灯，按照常识，光速是 1079 14510 9 kmh，加上车的运动 速度，光的实际速度应该大于 1079 14510。kmh，日，实际测量光速还是 1 079 14510。kmh，为什么同样的参考系光和实际物体得到的结果不同呢?学了本节内容后， 你便知道其原因了 推进新课推进新课教师利用多媒体展示课件，使学生带着问题阅读课文，然后解决问题问题：经典力学的成就有哪些 9学生阅读课文，交流、讨论、回答总结：1牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起来

5、， 是人类对自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃2经典力学的基础，在以后的二百多年里几乎统治了物理学的各个领域3经典力学和以经-R-,力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力学等得到 了广泛的应用，并取得了巨大的成就418 世纪 60 年代。力学和热力学的发展及其与生产的结合，使机器和蒸汽机得到改 进和推广，引发了第一次 X-业革命5由 4-顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守-巨定律等，是航空航天技术的理 论基础火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射，都是 4-顿力学规律的应用范例点评：通过该问题探究促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探

6、究、勤于思考， 培养其学科探究能力，使其逐步形成科学态度教师引导学生领悟任何科学都不会穷尽一切真理，都有其局限性经典力学也一样， 从 而引出经典力学的局限性一、从低速到高速问题：1在经典力学和狭义相对论中，物体的质量有何不同?2狭义相对沧中物体的质量表达式足怎样的?3在经典力学和狭义相对论中，位移和时间的测量在不同参考系中有何区别?学生带着问题阅读课文，分组讨沧、归纳明确：1在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，而在狭义相对论中，质量要 随着物体运动速度的增大而增大：物体静止时的质量，卅：物体速度为 u 时的质量，r 是真空中的光速3在经典力学中，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中

7、是相同的；在狭义相 对论中，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的例一：如果真空中的光速为 c 一 3010 8 ms，当一个物体的运动速度为 u。一 24 10 8 ms 时，质量为 3 k9当它的速度为 18X 10 s ms 时，质量为多少 解答：根据狭义相对论由题意知：所以例：哥白尼提出“太阳中心说” 、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩 膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了 牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论这说明( )世界无限广大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分 人的意识具有能动 性，能够

8、正确地反映客观世界人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化 每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识At3 cD解答：发现总是来自于认识过程，观点总是为解释发现而提出的主动认识世界，积极 思 考问题，追求解决(解释)问题，这是科学研究的基本轨迹任何一个人对客观世界的认识都要受当时的客观条件和科学水平的制约，所以所形成 的“正确理解”都有一定的局限性爱因斯坦的相对论理论是对牛顿力学的理论的发展和 深 化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战所以正确选项为 D 课堂训练课堂训练1一个粒子，原来静止时对应的质量为卅。 则：(1)当这个粒子的速度为 310 7 ms 时，它增大的质量占原

9、来质量的百分比是多少?(2)当这个粒子的速度为 24i08 ms 时，它增大的质量占原来质量的百分比又是 多少?答案：(1)05(2)6672 下列说法中正确的是-（ ）A牛顿运动定律就是经典力学B经典力学的基础是牛顿运动定律C牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题D经典力学可以解决自然界中所有的问题解答：经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础；经典力学 并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决自 然 界中所有的问题搞清牛顿运动定律和经典力学的隶属关系，明确经典力学的适用范围， 才 能正确解决此类问题所以选 B二、从宏观到微观问题：经典

10、力学的适用范围是什么?学生活动：阅读课文，寻找答案，回答问题结论：19 世纪末到 20 世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现 它们不仅具有粒子性，而且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述20 世纪 20 年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科技中发挥 了重要作用相对论和量子力学的出现，使人们认识到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，不适用于微观世界三、从弱引力到强引力问题：(课件展示)1经典力学与行星轨道的矛盾是什么?2由经典力学与行星轨道的矛盾说明了什么?3归纳牛顿万有引力定律与爱因斯坦引力理论

11、的主要差异4经典力学和相对论及量子力学的关系如何?学生阅读课文，分组讨论，合作探究，代表发言教师活动：点评学生的发言，因课本上内容并不全面，教师在点评过程中要补充一些 内容归纳：1经典力学与行星轨道的矛盾按牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合得很好2经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力3牛顿万有引力定律与爱因斯坦引力理论的主要差异(1)牛顿的万有引力定律认为：物体的半径减小时，其表面上的万有引力与半径的二次 方成反比地增大，对于

12、半径接近于零质点的物体，其表面上的万有引力接近于无穷大(2)爱因斯坦理论认为：物体的半径减小时，英表面上的万有引力比二次方成反比规律 增大得快，引力趋于无穷大发生在接近一个“引力半径”的时候(3)只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么由爱因斯坦和牛顿引力理论计算 出的力的差异并不很大，但当天体的半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大，这就是 说， 在强引力的情况下，牛顿引力理论将不再适用(4)行星的运动，在近日点和远日点，引力的变化规律不完全相同，导致轨道不闭合， 近日点旋进4经典力学和相对论及量子力学的关系经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例，它包含于相对论和量子力学之中，相对

13、论和量子力学的建立并没有否定经典力学;例：20 世纪以来，人们发现了一些事实，而经典力学却无法解释，经典力学只适 用于解决物体的问题，不能用来处理运动问题只适用于物体，一般不适用 于 粒子这说明人们对客观事物的具体认识在广度上是有的，人们应当解析：人们对客观世界的认识要受到他所处的时代客观条件和科学水平的制约，所以 形 成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内 的 不同事物的本质与规律；新的科学诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去 的 科学是新的科学在一定条件下的特殊情形答案：低速运动 高速宏观微观局限性不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握 不同

14、事物的本质与规律 课堂训练 1.19 世纪末和 20 世纪初以来，物理学的研究深入到 ，发现 、 、等微观粒子不仅有 ，而且有 ，它们的运动规律不能用经典力学来说 明2对于经典力学理论，下列说法中正确的是（ ） A经典力学是物理学和天文学的基础，也是现代工程技术的理论基础B经典力学的理论体系是经过几代科学家长期的探索，历经曲折才建立起来的C经典力学具有丰富的理论成果，也建立了实证科学的方法体系D当物体运动速度很大()、引力很强、活动空间很小(微观)时，经典力学理论vc 所得的结果与实际结果之间出现了较大的偏差3以下说法正确的是 ( )A在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中

15、，物体的质量也 不随运动状态而改变B在经典力学中，物体的质量随物体运动速度增大而减小，在狭义相对论中，物体的 质量随物体速度的增大而增大C在经典力学中，物体的质量是不变的，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度增 大而增大D上述说法都是错误的4关于经典力学和量子力学，下列说法中正确的是( )A不论是对宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的B量子力学适用于宏观物体的运动；经典力学适用于微观粒子的运动C经典力学适用于宏观物体的运动；量子力学适用于微观粒子的运动D上述说法都是错误的参考答案：1微观世界电子质子中子粒子性波动性2ABCD 3C 4 C 课堂小结通过对万有引力定律的学习，我们了解了万有引力定律的辉煌成就，但是通过本节的 学 习，我们又了解到它并没有穷尽一切真理，在新的领域还有新的规律等待我们去发现在 本 节的学习过程中，我们从三个方面体会经典力学的局限性：从低速到高速；从宏观到 微 观；从弱引力到强引力 布置作业1阅读教材科学足迹中牛顿的科学生涯2从网上查阅有关经典力学、量子力学、相对论的资料课题：中国有两旬古诗：“洞中方七日，世上几千年” ，如果把诗中的“洞”看作是高速 飞行145的