物理必修26.6《经典力学的局限性》教案
【学习目标】
1.知道经典力学的正确性与局限性。
2.知道经典力学的适用范围。
3.了解相对论、量子力学的正确性。
4.掌握狭义相对论中物体质量与速度的关系。
【知识梳理】
1.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。
2.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_____________。
3.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:_____________。
4.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________。
【小试身手】
1.下列说法中正确的是()
A.经典力学适用于任何情况下的任何物体
B.狭义相对论否定了经典力学
C.量子力学能够描述微观粒子运动的规律性
D.万有引力定律也适用于强相互作用力
2.经典力学不能适用下列哪些运动()
A.火箭的发射B.宇宙飞船绕地球的运动
C.“勇气号”宇宙探测器D.微观粒子的波动性
3.对于下列说法正确的是()
A.经典力学的质量是不变的
B.经典力学的时间和空间是独立于物体运动的
C.万有引力定律适用于强作用力
D.物体的速度可以是任意值
4.下列说法正确的是()
A.微观粒子的运动速度超过光速,因此经典力学不适用
B.微观粒子的质量是不确定的,因此经典力学不适用
C.微观粒子具有波粒二象性,因此经典力学不适用
D.量子力学仅适用于微观粒子的运动
【基础训练】
例地球以C=3×104m/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
5.经典力学只适用于“宏观世界”,这里的“宏观世界”是指()
A.行星、恒星、星系等巨大的物质领域
B.地球表面上的物质世界
C.人眼能看到的物质世界
D.不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界
6.关于经典力学和量子力学,下面说法中正确的是()
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
7.日常生活我们并没发现物体的质量随物体的运动的速度变化而变化,其原因是()
A.运动中物体无法称量质量
B.物体的速度远小于光速,质量变化极小
C.物体的质量太大
D.物体的质量不随速度的变化而变化
8.以下说法正确的是()
A.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
9.已知电子的静止质量为me,真空中的光速为c。现有一个观察者测出电子的质量为2me,则电子的速度为多大?
10.如果真空中的光速为c=3×108m/s,当一个物体的运动速度为v1=2.4×108m/s时,质量为3kg,当它的速度为v2=1.8×108m/s时,质量为多少?
【名师小结】
一、以牛顿运动定律为基础的经典力学有其局限性,经典力学适用于低速运动的物体,不适用于高速运动的物体。
一、经典力学适用于宏观世界弱作用力问题,不适用于微观世界强作用力问题。
《经典力学的局限性》教学反思
本节是第六章的总结性的内容,也是介绍性质的内容,以万有引力定律的发现为核心,向宇宙学发展历史的两头延伸。经典力学的基础是牛顿运动定律,而万有引力定律更是建立在牛顿物理学的基础上。教学过程中应先向学生介绍什么是经典力学,就以前的学习内容,包括整个高中阶段所学习的范围都属于经典力学:宏观,低速,弱引力。考试要考的也就是这句话,学生掌握就可以了,但作为扩展知识面的课还得细说。
从低速到高速,我们的世界就是低速世界即速度远小于光速世界,同时让学生了解物理学的体系中还有爱因斯坦的狭义相对论知识即接近光速甚至大于光速的世界,以故事趣味性让学生了解三大效应:质量增大,长度收缩,时间延缓。
从宏观到微观,让学生了解还有量子力学的知识。经典力学是从日常生活中的机械运动中总结出来的规律,因此所观察到的物体都是宏观的.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,超出宏观的日常生活经验的领域,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.
从弱引力到强引力的内容中,引导学生了解爱因斯坦的广义相对论,这是一种新的时空观与引力理论,这是对牛顿万有引力的修正,从而体会任何一个知识都是在修修补补中逐渐完善的。
课堂中需改进的:1.鼓励学生学生对照“科学漫步”的内容查找课外读物扩展视野
2.对于寻找的资料学生上课分享,以学生主讲
3.多利用多媒体课件展示图片内容,生动形象
经验告诉我们,成功是留给有准备的人。作为教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收,让教师能够快速的解决各种教学问题。教案的内容具体要怎样写呢?小编收集并整理了“6.6经典力学的局限性学案(人教版必修2)”,仅供参考,欢迎大家阅读。
6.6经典力学的局限性学案(人教版必修2)
1.经典力学的基础是________________,牛顿运动定律和万有引力定律在________、
________、__________的广阔领域,包括______________的研究中,经受了实践的检验,
取得了巨大的成就.
2.狭义相对论阐述物体在以________________运动时所遵从的规律.
3.在经典力学中,物体的质量是________的,而狭义相对论指出,质量要随着物体运动
速度的增大而__________,即m=________________,两者在________________的条件
下是统一的.
4.经典力学认为位移和时间的测量与参考系________,相对论认为,同一过程的位移和
时间的测量与参考系________,在不同的参考系中________.
5.19世纪末20世纪初,物理学研究深入到微观世界,发现了电子、质子、中子等微观
粒子,而且发现它们不仅具有__________,同时还具有__________.20世纪20年代,
______________建立,它能够很好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.
6.经典力学的适用范围:只适用于__________运动,不适用于________运动;只适用于
________世界,不适用于________世界.
7.1915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
的情况下,牛顿引力理论__________.当物体的运动速度远小于光速c(3×108m/s)时,
相对论物理学与经典物理学的结论____________;当另一个重要常数即“普朗克常
量”(6.63×10-34Js)可以忽略不计时,量子力学和经典力学的结论____________.
【概念规律练】
知识点一经典力学
1.下列说法正确的是()
A.牛顿定律就是经典力学
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
2.17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()
A.牛顿B.开普勒
C.笛卡儿D.伽利略
3.以下说法正确的是()
A.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
4.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()
A.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
知识点二相对论
5.下列说法中正确的是()
A.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
6.对于公式m=m01-v2c2,下列说法中正确的是()
A.式中的m是物体以速度v运动时的质量
B.当物体的运动速度v0时,物体的质量mm0,即物体的质量改变了,故经典力学不
适用,所以是不正确的
C.当物体以较小速度运动时,质量变化非常小,经典力学理论仍然适用,只有当物体
以接近光速的速度运动时,质量变化才明显,故经典力学适用于低速运动,而不适用于
高速运动物体
D.通常由于物体的运动速度太小,故质量的变化引不起我们的感觉,在分析地球上物
体的运动时,不必考虑质量的变化
【方法技巧练】
经典力学与相对论的区别与联系
7.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()
A.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
8.下列说法正确的是()
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,物体的质量也
不随运动状态而改变
B.在经典力学中,物体的质量随运动速度的增加而减小,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的
增大而增大
D.上述说法都是错误的
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()
A.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,把物理学推到高速领域
10.下面说法中正确的是()
①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(6.63×10-34Js)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(6.63×10-34Js)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.②④
C.①④D.②③
11.20世纪以来,人们发现了一些新的事实,而经典力学却无法解释,经典力学只适用
于解决物体低速运动的问题,不能用来处理高速运动的问题;只适用于宏观物体,不适
用于微观粒子.这说明()
A.随着认识的发展,经典力学已成了过时的理论
B.人们对客观事物的具体认识,在广度上是有局限性的
C.不同领域的事物各有其本质与规律
D.人们应当不断扩展认识,在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
参考答案
课前预习练
1.牛顿运动定律宏观低速弱引力天体力学
2.接近光的速度
3.不变增大m01-v2c2速度远小于光速
4.无关有关不同
5.粒子性波动性量子力学
6.低速高速宏观微观
7.不再适用没有区别没有区别
课堂探究练
1.B[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.因此只有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,才能正确解答此类问题.]
方法总结经典力学不能用来解决微观世界和高速运动中的一些问题.
2.A
3.BC[经典力学理论只适用于宏观、低速的物体,A错,B对.在经典力学中,物体的速度vc,所以物体的质量不随运动状态而改变,但相对论和量子力学并不否定经典力学理论,认为它是在一定条件下的特殊情形,C正确,D错误.]
4.D[“日心说”由哥白尼提出,爱因斯坦创立了相对论理论,A、B错.行星运动定律是开普勒发现的,C错.万有引力定律是牛顿总结提出的,D对.]
5.BC[牛顿经典力学适用于宏观物体的低速运动;爱因斯坦的狭义相对论适用于微观粒子的高速运动,在低速时得出的结论与经典力学基本一致.]
6.ACD[根据公式可得A正确;由公式可知,vc时,物体质量基本不变,只有当v接近c时,质量才发生较大变化,故B错误,C、D正确.]
7.BC[相对论并没有否定经典力学,而是认为经典力学是相对论理论在一定条件下的特殊情况,A错.经典力学适用于宏观物体的低速运动,对于微观粒子的高速运动问题经典力学不再适用,但相对论、量子力学适用,故B、C对,D错.]
8.C
9.AD[万有引力定律是牛顿发现的,但在实验室里加以验证是卡文迪许进行的,A对、B错.相对论并没有否定经典力学,经典力学对于低速、宏观运动仍适用,C错.狭义相对论的建立,是人类取得的重大成就,从而把物理学推到更高领域,D对.]
10.A
11.BCD[人们对客观世界的认识,要受到他所处时代的客观条件和科学水平的制约,所以形成的看法也具有一定的局限性,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;新的科学的诞生,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.所以A错,B、C、D对.]
一、预习目标
(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。
二、预习内容
(1)学生阅读课文、课下上网查阅有关牛顿、爱因斯坦、霍金等科学家的资料。
(2)学生完成下列几填空。
1、牛顿运动定律和万有引力定律在_____________的广阔领域,包括____________的研究中,经受了实践的检验,取得了巨大的成就。
2、_______________________建立了相对论。
3、在相对论中,质量随着物体运动的速度的增大而增大,满足:
_________________________________________;
4、电子、质子、中子等微观粒子不仅具有_________性,同时具有_____________性,_____________力学能够正确地描述微观粒子的运动规律性。
5、经典力学的适用范围和局限性为:
(1) 经典力学只适用于______运动,不适用于_______运动。
( 2 ) 经典力学只适用于_______世界,不适用于_______世界。
( 3) 经典力学只适用于_________力, 不适用于_______ 力。
课内探究学案
一、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。
二、学习过程
引入新课
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?
5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”?
学生活动: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。
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。质量随速度的变化关系可以用下列方程表达式:
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
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。
(四)实例探究
[例1]以牛顿运动定律为基础的经典力学,在科学研究和生产技术中有哪些应用?
[例2]以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?
(四)当堂检测
1、20世纪初,著名物理学家爱因斯坦提出了 ,改变了经典力学的一些结论。在经典力学中,物体的质量是 的,而相对论指出质量随着速度变化而 。
2、20世纪初期,建立了 ,它能够正确地描述微观粒子的运动规律。
3、经典力学只适用于解决 问题,不能用来处理 问题,经典力学只适用于 物体,一般不适用于 。
4、牛顿运动定律和万有引力定律在 、 、 的广阔的领域,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。
5、经典力学的适用范围:只适合于低速运动, ;只适合于宏观世界, 。
6、经典力学认为时间是 ,质量是 ,空间是 。经典力学深入到高速领域将被 所代替,深入到微观领域将被 所代替。
课后练习与提高
1、关于经典力学和狭义相对论,下列说法中正确的是( )
A.经典力学只适用于低速运动,不适用于与高速运动(速度接近于真空中的光速)
B.狭义相对论只适用于高速运动(速度接近于真空中的光速),不适用于低速运动
C.经典力学既适用于低速运动,也适用与高速运动(速度接近于真空中的光速)
D.狭义相对论既适用于高速运动(速度接近于真空中的光速),也适用于低速运动
2、相对论告诉我们,物体运动时的质量与其静止时的质量相比:( )
A、运动时的质量比静止时的质量大 B、运动时的质量比静止时的质量小
C、运动时的质量与静止时的质量相等 D、是两个不同的概念无法比较
3、经典力学不能适用下列哪些运动( )
A、火箭的发射 B、宇宙飞船绕地球的运动
C、“勇气号”宇宙探测器 D、微观粒子的波动性
4、日常生活我们并没发现物体的质量随物体的运动的速度变化而变化,其原因是( )
A、运动中物体无法称量质量 B、物体的速度远小于光速,质量变化极小
C、物体的质量太大 D、物体的质量不随速度的变化而变化
5、以下关于物体的质量的说法中正确的是( )
A.质量是物体固有的属性,其大小与物体运动的速度无关
B.只有当物体运动的速度远小于光速时,才可以认为质量不变
C.只有当物体运动的速度远小于光速时,物体的质量才增大
D.物体速度大,说明受力大,同时物体的质量也增大
6、下列说法正确的是( )
A、物质、时间、空间是紧密联系的统一体
B、在某参考系中观察某一物理现象是同时发生的,但在另一参考系中,仍观察该物理现象也一定是同时发生
C、关经过大质量的星体附近时会发生偏转等现象
D、当天体的半径接近“引力半径”时,引力趣于无穷大,牛顿引力理论只要在实际半径大于他们的“引力半径”时才适应
7、相对论给出了物体在 状态下所遵循的规律,量子力学给出了 世界所遵循的规律,爱因斯坦引力理论解决了 作用下的相关问题,而经典力学只适用于 ,不适用于 。
参考答案
1.AD 2。 A 3。 D 4。 B 5。 B 6。 ACD 7。高速运动,微观世界所遵循的规律,强引力,低速运动、宏观世界和弱引力作用,高速运动、微观世界和强引力作用。
文章来源:http://m.jab88.com/j/6298.html
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