【全国百强校】湖南省湘潭县第一中学高中物理必修二教案：66经典力学的局限性

高中物理课堂教学教案年 月 日课 题§6.6经典力学的局限性课 型新授课（2课时）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、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 学 方 法探究、讲授、讨论、练习教 学 手 段教具准备录像资料，多媒体课件教 学 活 动[新课导入]师：自从17世纪以来，以牛顿运动定律为基础的经典力学不断发晨，如：在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中取得了巨大的成就．经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，如，从地面物体的运动到天体的运动，从大气的流动到地壳的变动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞机等各种交通工其：从投出的篮球到发射火箭、人造卫星、宇宙飞船……从而证明了牛顿运动定律的正确性物理中普朗克常数66物理中普朗克常数66。

但是，经典力学也不是万能的，像一切科学一样，它没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性．它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”．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．[新课教学]一、从低速到高速(展示问题)师：请同学们阅读教材“从低速到高速”部分．回答低速与高速的概念、质速关系、速度合成与两个公设．生：低速到高速的概念，通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等．有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速．质速关系是：在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即其中Db为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速．例如：(1)v＝0．8c时，物体的质量约增大到静止质量的1．7倍，这时经典力学就不再适用了．(2)如地球以v＝30km／s的速度绕太阳公转时，m=l 010 lOlmo，它的质量增大十分微小，可以忽略不计．速度合成与两个公设．一条河流中的水以相对河岸的速度v水岸流动，河中的船以相对于河水的速度v船水顺流而下．在经典力学中，船相对于岸的速度即为v船岸=v船水+v水岸经验告诉我们，这简直是天经地义的．但是，仔细一看，这个关系式涉及两个不同的惯性参考系，而速度总是与位移(空间长度)及时间间隔的测量相联系．在牛顿看来，位移和时间的测量与参考系无关，正是在这种时空的观念下，上式才成立．然而，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是不同的，因而上式不能成立，经典力学也就不再适用了．(1)相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式．(2)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速‘都一样．师：经典力学是适用于低速运动的物体还是适用于高速运动的物体呢?生：适用于低速运动的物体．师：阅读教材科学漫步部分，体会时间和空间是什么．生：时间与空间并没有讲清时间与空间的问题，只是提出问题，激励我们对未来的探索．二、从宏观到微观学 生 活 动师：请同学们阅读教材“从宏观到微观”部分，并说明经典力学是适用于宏观物体还是微观物体。

而在经典力学背景下，任何一个粒子的运动都是严格符合力学规律的，有着可确定的运动轨迹可以相互区分，因此所有经典粒子体系都是定域粒子体系，在近独立假设下，都符合麦克斯韦-玻尔兹曼统计。当粒子大小与第一激子的德布罗意半径大小相当，即在1-10 nm时，量子尺寸效应就会变得明显，成为量子化粒子，导带和价带变成分立的能级，能隙变宽，生成光生电子和空穴能量更高，具有更高的氧化、还原能力，而粒径减小，可以减小电子和空穴的复合几率，提到光产率。量子、光、辐射、（电）磁、引力、张力（斥力）、粒子、元素、物质、天体、星系等，都是能量的存在形式和运动形式，各种形式可互相转化，如铀、钚等转化成核能。