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2019-2020年高一物理《經(jīng)典力學的局限性》教學設(shè)計教案.doc

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2019-2020年高一物理《經(jīng)典力學的局限性》教學設(shè)計教案.doc

2019-2020年高一物理經(jīng)典力學的局限性教學設(shè)計教案新課標要求(一)知識與技能1、知道牛頓運動定律的適用范圍。2、了解經(jīng)典力學在科學研究和生產(chǎn)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用。3、知道質(zhì)量與速度的關(guān)系,知道高速運動中必須考慮速度隨時間的變化。(二)過程與方法通過閱讀課文體會一切科學都有自己的局限性,新的理論會不斷完善和補充舊的理論,人類對科學的認識是無止境的。(三)情感、態(tài)度與價值觀通過對牛頓力學適用范圍的討論,使學生知道物理中的結(jié)論和規(guī)律一般都有其適用范圍,認識的知識的變化性和無窮性,培養(yǎng)獻身于科學的時代精神。教學重點牛頓運動定律的適用范圍教學難點高速運動的物體,速度和質(zhì)量之間的關(guān)系教學方法教師啟發(fā)、引導,學生自主閱讀、思考,討論、交流學習成果。教學工具有關(guān)錄像片、計算機、投影儀等多媒體教學設(shè)備教學過程(一)引入新課教師活動:自從17世紀以來,以牛頓定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學不斷發(fā)展,取得了巨大的成就,經(jīng)典力學在科學研究和生產(chǎn)技術(shù)中有了廣泛的應(yīng)用,從而證明了牛頓運動定律的正確性。但是,經(jīng)典力學也不是萬能的,向其它科學一樣,它也有一定的適用范圍,有自己的局限性。那么經(jīng)典力學在什么范圍內(nèi)適用呢?有怎樣的局限性呢?這節(jié)課我們就來了解這方面的知識。(二)進行新課教師活動:請同學們閱讀課文,閱讀時考慮下列問題用投影片出示:1、經(jīng)典力學取得了哪些輝煌的成就?舉例說明。2、經(jīng)典力學在哪些領(lǐng)域不能適用?能說出為什么嗎?舉例說明。3、經(jīng)典力學的適用范圍是什么?自己概括一下。4、相對論和量子力學的出現(xiàn)是否否定了牛頓的經(jīng)典力學?應(yīng)該怎樣認識?5、怎樣理解英國劇作家蕭伯納的話“科學總是從正確走向錯誤”?學生活動:閱讀教材,并思考上面的問題。分組討論,代表發(fā)言。點評:讓學生通過自主閱讀獲取信息,培養(yǎng)學生閱讀理解能力,同時培養(yǎng)學生良好的自學習慣。教師活動:待學生閱讀教材后,傾聽學生代表的發(fā)言,和其他學生一起點評、補充。點評:可能學生回答的不完整,甚至很幼稚,這都無關(guān)緊要。重要的是給學生提供發(fā)表見解的機會,同學之間甚至可以爭論,在相互討論中,明辨真理,掌握知識。學生A經(jīng)典力學在微觀領(lǐng)域和高速運動領(lǐng)域不再適用;在不同參考系中不能適用;在強引力的情況下,經(jīng)典的引力理論也是不適用的。學生B因為微觀粒子(如電子、質(zhì)子、中子)在運動時不僅具有粒子性,而且還具有波動性,經(jīng)典力學不能說明這種現(xiàn)象,所以它不再適用,同時在高速運動領(lǐng)域,由于物體運動速度太快,要導致質(zhì)量發(fā)生變化,而經(jīng)典力學認為質(zhì)量是不變的,所以經(jīng)典力學在高速運動領(lǐng)域內(nèi)也不再適用.學生C從上面分析知:牛頓運動定律的適用范圍是:宏觀物體,低速運動。教師總結(jié):從上面討論可知,經(jīng)典力學在微觀領(lǐng)域、高速運動的情況下不再適用.那么對這些領(lǐng)域的問題又應(yīng)如何研究呢?下面給大家簡單介紹一些近代物理知識。從經(jīng)典力學到相對論的發(fā)展以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學中,空間間隔(長度)s、時間t和質(zhì)量m這三個物理量都與物體的運動速度無關(guān).一根尺子靜止時這樣長,當它運動時還是這樣長;一分鐘不論處于靜止狀態(tài)還是處于運動狀態(tài),其快慢保持不變;一個物體靜止時的質(zhì)量和運動時的質(zhì)量一樣.這就是經(jīng)典力學的絕對時空觀.到了19世紀末,面對高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象,經(jīng)典力學遇到了困難.在新事物面前,愛因斯坦打破了傳統(tǒng)的時空觀,于1905年發(fā)表了題為論運動物體的電動力學的論文,提出了狹義相對性原理和光速不變原理,創(chuàng)建了狹義相對論.狹義相對論指出:長度、時間和質(zhì)量都是隨物體的運動速度而變化的.長度、時間和質(zhì)量隨速度的變化關(guān)系可以用下列方程表達式:l=l0(通稱尺縮效應(yīng))t= (鐘慢效應(yīng))m=(質(zhì)速效應(yīng))上式中,各式里的v都是物體的運動速度,c是真空中的光速,l0和l分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中沿速度方向測得的物體的長度;t和t0分別為在相對靜止和運動的系統(tǒng)中測得的時間;m0和m分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中測得的物體質(zhì)量.但是,當宏觀物體的運動速度遠小于光速時(v<<c),則上面的一些結(jié)果就變?yōu)閘l0,tt0,mm0,因而對于宏觀低速運動的物體,使用牛頓定律來處理問題,還是足夠精確的.繼狹義相對論之后,1915年愛因斯坦又建立了廣義相對論,指出空間時間不可能離開物質(zhì)而獨立存在,空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布,使人類對于時間、空間和引力現(xiàn)象的認識大大深化了.“狹義相對論”和“廣義相對論”統(tǒng)稱為相對論.(三)課堂總結(jié)、點評教師活動:讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié),其他同學在筆記本上總結(jié),然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學生活動:認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰的更好,好在什么地方。點評:總結(jié)課堂內(nèi)容,培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力。教師要放開,讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構(gòu)建他們自己的知識框架。(四)實例探究例1以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學,在科學研究和生產(chǎn)技術(shù)中有哪些應(yīng)用?【提示】 經(jīng)典力學在科學研究和生產(chǎn)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用.經(jīng)典力學與天文學相結(jié)合建立了天體力學;經(jīng)典力學和工程實際相結(jié)合,建立了應(yīng)用力學,如水利學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學等從地面上各種物體的運動到天體的運動;從大氣的流動到地殼的變動;從攔河筑壩、修建橋梁到設(shè)計各種機械;從自行車到汽車、火車、飛機等現(xiàn)代交通工具的運動;從投出籃球到發(fā)射導彈、衛(wèi)星、宇宙飛船,等等,所有這些都服從經(jīng)典力學規(guī)律.例2以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學的適用范圍是什么?【提示】 經(jīng)典力學只適用于解決低速運動問題;不能用來處理高速運動問題, 經(jīng)典力學只適用于宏觀物體,一般不適用于微觀粒子.課余作業(yè)閱讀教材83頁“科學足跡”欄目中的短文牛頓的科學生涯體會和學習牛頓獻身科學的精神。教學體會思維方法是解決問題的靈魂,是物理教學的根本;親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵,離開了思維方法和實踐活動,物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。附:課堂練習1.20世紀初,著名物理學家愛因斯坦提出了 ,改變了經(jīng)典力學的一些結(jié)論.在經(jīng)典力學中,物體的質(zhì)量是 的,而相對論指出質(zhì)量隨著速度變化而 。2.20世紀初期,建立了 ,它能夠正確地描述微觀粒子的運動規(guī)律。3.經(jīng)典力學只適用于解決 問題,不能用來處理 問題,經(jīng)典力學只適用于 物體,一般不適用于 。 參考答案:1. 狹義相對論; 固定不變;變化2. 量子力學3. 低速運動;高速運動;宏觀;微觀粒子教學建議本節(jié)的教學可結(jié)合物理學的發(fā)展,讓學生明確牛頓運動定律并非普遍適用,我們所學到的力學知識只是經(jīng)典力學的一部分,再通過介紹現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展,了解物理學的發(fā)展前景是非常廣闊的。

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