【导学案】2015年高中物理人教版必修二教师用书 6.6 经典力学的局限性

6.6经典力学的局限性★新课标要求（一）知识与技能1、了解经典力学的局限性，知道它只在宏观、低速现象领域成立。

2、知道狭义相对论的基本原理和强相互作用及弱相互作用。

（二）过程与方法牛顿通过思考物体在接近光速运动时的现象，认识到长度、质量和经过的时间，都随观察者的参考系（特定观察）而变化，这意味着绝对时间、绝对空间等都是错误的。

（三）情感、态度与价值观认识到牛顿力学的局限性，只适用低速，不适用于高速；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。

经典力学具有局限性。

★教学片段一、提出问题：1、速度有无极限。

2、微观粒子的行为与宏观物体是否遵循相同的规律。

3、时间和空间是否是绝对一成不变的。

4、牛顿建立的经典力学已相当完善，爱因斯坦为什么还要提出相对论。

相对论是否全盘否定了牛顿的经典力学理论。

牛顿的局限1)绝对时空观，认为时间与空间无关，时空与运动无关，是绝对的物理量。

2)当一些问题牛顿解释不了时，它就只好用上帝的万能来解释，为此牛顿花费了后半生的心血，这正是牛顿的悲剧。

二、伽利略相对性原理:在彼此作匀速直线运动的惯性系中，一切力学现象都具有相同的规律。

一切彼此作匀速直线运动的惯性系,对于描述物理规律都是等价的。

或在所有惯性系中,物理规律都具有相同的形式。

三.狭义相对论的基本原理1905年，出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦（1879──1955）发表了狭义相对论。

这个理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中的速度，其它任何事物──速度、长度、质量和经过的时间，都随观察者的参考系（特定观察）而变化。

这意味着绝对时间、绝对空间等都是错误的。

1、相对时间狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。

爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性运动速度的加快，时间会变慢。

使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止的钟表总比另一个稍微快一点。

6.6经典力学的成就与局限性教学设计一：教学目标1、知识与技能：①了解经典力学的发展历程，知道经典力学发展历程中有哪些物理学家作出了突出贡献；②了解经典力学所取得的伟大成就及其对当时自然科学、社会发展的影响；③认识经典力学的局限性和适用范围。

2、过程与方法：①通过收集对经典力学建立作出重要贡献的物理学家的故事，把科学成果的发现过程展现为历史的过程，即科学家是如何在前人的基础上进行求索的，并将科学家的成果放在特定的历史背景下去评说，从而让学生认识到历史的发有承接，科学的发展也一样；②通过收集和交流具体实例来分析说明经典力学所取得的伟大成就，培养学生就某一观点或结论收集例证的能力，培养学生获取和评价信息的能力；③通过对比亚里士多德、伽利略、牛顿所采用的科学的研究方法，了解科学研究方法不断发展的过程，学习科学实验研究方法的思想；④通过查阅文献或网络资料撰写小论文，更多地了解经典力学的成就、局限性与适用范围，培养学生查阅文献的能力、筛选和组织信息的能力、交流和表述信息的能力。

3、情感、态度与价值观：①通过查阅、对比举例、交流等学习活动，培养学生自主学习的习惯和善于合作的意识；培养学生懂得尊重他人的成果、与他人合作交流的能力与习惯，锻炼学生在“讨论与交流”活动中敢于发表自己的感想和看法，共同探讨交流与合作学习的途径；②使学生领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义，体会经典力学在人类认识自然以作用及物理学发展中的重要影响和作用；③感受物理学家充满着艰巨性创造性的科学探究过程，体会科学家们忘我的献身精神和刻意追求的严谨作风，从而让学生更好地把握科学探究的本质，帮助学生建立起像科学家从事科学探究那样来学习科学的意识，领悟科学探究的真谛；④感受物理学所揭示的自然规律中蕴藏着和谐、有序、简单、统一的科学美，培养培养学生对科学的审美能力，领悟自然界的内在秩序与和谐，唤起人的真、善、美的自然天性，达到认识和情感的完美统一。

人教版高中物理必修2第六章第6节《经典力学的局限性》教案
1．经典力学的适用范围：低速、宏观、弱引力
2．高速运动需用相对论。

但当物体的运动速度远小于光速时，相对论与经典力学没有区别。

3．对于微观世界，需要应用量子力学，当普朗克常量（h=6.63×10-34J s ）可以忽略不计时，量子力学与经典力学没有区别。

4．强引力情况需要应用爱因斯坦的引力理论，当天体的实际半径远大于它们的引力半径时，爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力的差异并不大。

相对论和量子力学为我们打开了物理的更广泛的视野，它们包含了经典力学的内容，但没有否定经典力学，经典力学只是在一定条件下的特殊情况。

那么量子力学和相对论又是哪一种更广泛理论的特殊情形呢？霍金在这方面做了一些研究，但真象离我们还很远，有待同学们去研究单元（章、节）
第六章第6节课
题经典力学的局限性
第周第课时授课班级
教
学
目
的
知识与能力
1．通过回顾和阅读了解经典力学的发展历程
2．通过回顾和举例体会经典力学的伟大成就3．通过现象了解经典力学的局限性和适用范围4．通过对比知道量子力学，相对论不是对经典力学的否定，而是再发展渗透教育
1．真理具有相对性，在新的领域还有新的知识去发现2．科学探究有无限的可能
教学重点
经典力学的局限性和适用范围教学难点两种不同的时空观。

第1 页第2 页3.从宏观到微观19世纪末20世纪初，物理学的研究深入到微观世界，人们发现了电子、质子、中微子等微观粒子。

这些粒子不仅具有粒子性还具有波动性，经典力学一般不适用于微观粒子。

经典力学不适用于微观世界。

4.从弱引力到强压力万有引力定律的发现解释了天体运动的规律，并预言了海王星的存在。

然而天文观测发现了水星旋进现象，如图所示。

1915年，爱因斯坦创立了广义相对论。

这种理论认为，万有引力并不是严格遵守平方反比率，在高密度的星体附近，其引力要大得多的多。

牛顿的引力理论不成立了。

5.经典力学的适用范围只适用于宏观世界，不适用于微观世界；只适用于低速运动，不适用于高速运动．对于微观世界、高速运动，取而代之的是相对论和量子力学。

但是相对论和量子力学并没有否定经典力学，而只认为经典力学是一定条件下的特殊情形。

随堂练习1.关于经典力学的伟大成就，下列论述正确的是( ) ADA．经典力学第一次实现了对自然界认识的理论大综合B．经典力学第一次预言了宇宙中黑洞的存在C．经典力学第一次向人们展示了时间的相对性D．人们借助于经典力学中的研究方法，建立了完整的经典物理学体系2.关于经典力学的局限性，下列说法正确的是( ) BCDA．经典力学没有局限性B．经典力学的应用受到物体运动速度的限制，当物体运动的速度接近光速时，就不适用了C．经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象D．经典力学的时间和空间分离的观点不对3．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( ) CA．宏观高速问题 B．微观低速问题 C．宏观低速问题 D．微观高速问题4．17世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是( )AA．牛顿B．开普勒C．笛卡儿D．伽利略5．以下说法正确的是( )BCA．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用B．经典力学理论的成立具有一定的局限性C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变D．相对论与量子力学否定了经典力学理论6．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是( )DA．爱因斯坦创立了“日心说”B．哥白尼提出了“地心说”C．伽利略发现了行星运动定律D．牛顿总结出了万有引力定律7．下列说法中正确的是( )BCA．爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律B．爱因斯坦的狭义相对论研究了物体在高速运动时所遵循的规律C．牛顿物理学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律D．牛顿物理学的运动定律研究的是物体在高速运动时所遵循的规律8．关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的是( )BCA．狭义相对论和经典力学是相互对立，互不相容的两种理论B．在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律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．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的9．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是( )ADA．牛顿发现了万有引力定律B．牛顿通过实验证实了万有引力定律C．相对论的创立表明经典力学已不再适用D．爱因斯坦建立了狭义相对论10．下面说法中正确的是( )A①当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别②当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别③当普朗克常量h(6.63×10－34J·s)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别④当普朗克常量h(6.63×10－34J·s)不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别A．①③B．②④C．①④D．②③。

课时6.6经典力学的局限性1.了解经典力学的发展历程和伟大成就。

2.认识经典力学的局限性和适用范围。

3.初步了解微观和高速世界中的奇妙现象。

4.感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。

重点难点:初步了解微观和高速世界中的特有现象。

教学建议:经典力学的局限性是全章的终结性教材,属于介绍性质的教材;目的是使学生正确认识物理学理论的发展与适用范围,引领学生思考科学的价值观;教材的立意是使学生了解近代物理知识。

导入新课:牛顿是世界上最伟大的物理学家,以牛顿运动定律和万有引力定律为核心的经典力学取得了科学史上空前的成就,但科学是不断向前发展的。

后来人们发现经典力学也是不完美的,它到底有什么问题呢?又是如何解决这些问题的呢?今天我们就来初步了解一下。

1.经典力学:经典力学的基础是①牛顿运动定律,在②低速、③宏观、弱引力的广阔区域,经典力学取得了巨大的成就。

2.狭义相对论阐述物体以接近④光的速度运动时所遵从的规律。

3.在经典力学中,物体的质量是⑤不随运动状态而改变的;而狭义相对论指出,物体质量是随着运动速度增大而⑥增大的,即存在公式m=⑦。

4.经典力学认为位移和时间的测量与参考系⑧无关,相对论认为,同一过程的位移和时间的测量与参考系⑨有关,在不同的参考系中不同。

5.经典力学的适用范围:只适用于⑩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。

6.20世纪20年代,建立了量子力学,它正确描述了微观粒子(填“宏观粒子”或“微观粒子”)的运动规律,并在现代科学技术中发挥了重要作用;爱因斯坦的广义相对论说明,在强引力(填“强引力”或“弱引力”)的作用下,牛顿的引力理论将不再适用;相对论和量子力学都没有否定经典力学,而是认为经典力学是自己在一定条件下的特殊情形。

1.经典力学是不是完全错误的,没有任何价值的?解答:不是,通常情况下经典力学还是适用的。

2.相对论与量子力学的出现是否否定了经典力学?解答:不是,相对论与量子力学是对经典力学的修正。

经典力学的局限性【教学目标】知识与技能：1．知道牛顿运动定律的适用范围。

2．了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。

3．知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时 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，人类对科学的认识是无止境的。

情感、态度与价值观：通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养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。

【教学内容】【教学过程】【情景导入】1．应用万有引力定律可以发现未知天体，比如太阳系中的海王星和冥王星就是应用万有引力定律发现的，试简要说明科学定律对人类认识世界的作用。

1．牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就．2．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，引发了第一次工业革命． 3．低速与高速：通常物体的运动，行驶的汽车、发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等，都为低速运动．接近光速的运动，成为高速运动，微观粒子在一定条件下的速度可接近光速．4．微观粒子不仅有粒子性，而且有波动性．为了解释微观粒子的运动，建立了量子力学． 5．万有引力属于弱引力．简答：经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生，是科学形态上的重要变革，它把天上物体和地上物体的运动统一起来，从力学上证明了自然界的多样性的统一，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。

2．量子力学的研究表明，微观粒子既表现为粒子性又表现为波动性，粒子的能量等物理量只能取分立的数值，粒子的速度和位置具有不确定性，粒子的状态只能用粒子在空间出现的概率来描述等。

这表明现代物理学的发展，使经典力学失去了价值，试分析判断以上说法是否正确。

简答：量子力学的建立，并不是对经典力学的否定，对于宏观物体的运动，量子现象并不显著，经典力学仍然适用，所以现代物理学的发展，更好地完善了物理学体系，并没有使经典力学失去价值，经典力学仍将在它的适用范围内大异彩。

高中物理 6.6经典力学的局限性导学案新人教版必修6、6经典力学的局限性导学案新人教版必修2学习目标：1、了解经典力学的发展历程和伟大成就。

2、认识经典力学的局限性和适用范围。

3、初步了解微观和高速世界中的奇妙现象。

4、了解相对论、量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。

自主学习：自学课本P48-52（一）从低速到高速在经典力学中，物体的质量是_____________（填变化特点）；在狭义相对论中，物体的质量是_____________（填变化特点），用公式表示为_______ ______；二者在_____________条件下是统一的。

（二）时间与空间1、物体运动的特征就是它的位置随时间而发生变化，生活经验告诉我们：①空间就像_____________；它给物体的运动提供一个_____________，它对物体的运动本身_____________。

也就是说，空间是_____________而存在的。

②时间就像_____________；它计量着物体_____________，而任何物体_____________。

也就是说，时间是____________而存在的。

2、爱因斯坦所提出的时空观认为，在研究物体的_____________，即速度_____________时，物体的长度（即物体所占有的空间）以及物理过程、化学过程，甚至生命过程的持续时间，都_____________。

（三）从宏观到微观经典力学能够很精确地描述宏观物体的运动规律，但对微观粒子的波粒二象性无能为力，_____________能够正确地描述微观粒子运动的规律性。

以上事实说明，经典力学的适用范围：_________ ____。

（四）从弱引力到强引力相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的_____________。

合作探究：地球以C=3104m/s的速度绕太阳公转，它的质量是静止质量的多少倍？当一个物体以v＝0、8C的速度运动时，它的质量是静止质量的多少倍？解：由得；地球绕太阳运转的动质量当v＝0、8C时，动质量目标检测：1、19世纪末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。