1、第 6 节 经典力学的局限性新课教学教师活动：请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题用投影片出示：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。点评：让学生通过自主阅读获取信息，培养学生阅读理解能力，同时培养学生良好的自学习惯。教师活动：待学生阅读教材后，倾听学生代表的发言，和其他学生一起点评、补充。点评：可能学生回
2、答的不完整，甚至很幼稚，这都无关紧要。重要的是给学生提供发表见解的机会，同学之间甚至可以争论，在相互讨论中，明辨真理，掌握知识。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。教师总结：从上面讨论可知，经
3、典力学在微观领域、高速运动的情况下不再适用.那么对这些领域的问题又应如何研究呢？下面给大家简单介绍一些近代物理知识。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
4、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.长度、时间和质量随速度的变化关系可以用下列方程表达式：l=l0 21cv（通称尺缩效应）t= （钟慢效应）m= 2（质速效应）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（ vc） ，则上面的一些结果就变为l l0， t t0， m m0，因而对于宏
5、观低速运动的物体，使用牛顿定律来处理问题，还是足够精确的.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.（三）课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。教师要放开，让学生自己总结
6、所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。（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?【提示】 经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用.经典力学与天文学相结合建立了天体力学；经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等从地面上各种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、飞机等现代交通工具的运动;从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船，等等，所有这些都服从经典力学规律.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?【提示】 经典力学只
7、适用于解决低速运动问题；不能用来处理高速运动问题， 经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子.课余作业阅读教材 83 页“科学足迹”栏目中的短文牛顿的科学生涯体会和学习牛顿献身科学的精神。教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。附：课堂练习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 。 参考答案：1. 狭义相对论； 固定不变；变化2. 量子力学3. 低速运动；高速运动；宏观；微观粒子附：教学建议本节的教学可结合物理学的发展，让学生明确牛顿运动定律并非普遍适用，我们所学到的力学知识只是经典力学的一部分，再通过介绍现代科学技术的发展，了解物理学的发展前景是非常广阔的。板书设计6 经典力学的局限性1.从低速到高速：经典力学适用于低速2.从宏观到微观：经典力学适用于宏观物体3.从弱力到强力：万有引力定律适用于弱力
