第六节 经典力学的局限性

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1、第六节经典力学的局限性湖北省恩施高中陈恩谱一、教材及学情分析本节书在整个高中物理一到六章“运动和力”部分的最后一节，对于经典力学的基础部分——牛顿定律和万有引力定律，学生都有了较为熟悉的了解，为了让学生对经典力学的适用范围和现代物理学的成就有一个总体性的了解，教材设计了这一节书。因此，本节书的教学目的在于让学生接触和了解相关内容，防止学生对经典力学形成迷信，同时也对物理学理论发展的逻辑有初步的认知。由于学生尚未学习相对论、量子理论的基本内容，本节教学也不需要学生真正领会现代物理学的内涵，只需要初步了解现代物理学涉及的几个具

2、体问题的具体结论即可。尽管要求不高，但实际上因为新鲜生疏信息量过大、知识过于抽象和不合学生生活经验，学生只可能在似懂非懂的情形下，接受教材和教师的观点，形成初步印象，为后续学习奠定一个心理印象基础。同时，教材设计了“科学漫步”、“科学足迹”这两个栏目，分别介绍了狭义相对论的时空观和牛顿科学研究的生涯与方法。第一个栏目与正文目的相同，旨在初步了解相关内容；第二个栏目则是旨在对学生进行科学方法教育和科学人物经历精神教育，属于本节教学的重要补充。二、教学三维目标1、知识与技能：了解经典物理学的局限和现代物理学的超越，了解物理学理

3、论发展的逻辑和现代物理学发展的两个方向，了解牛顿的科学研究经历、科学研究方法和科学精神。2、过程与方法：通过本节学习，理解任何物理学理论都有其适用范围与条件，理解物理学理论的发展是不断开拓、深入并将过往理论包容、扬弃的逻辑，理解牛顿科学研究方法要点。3、情感、态度与价值观：通过本节学习，使学生视野更开阔，防止无知导致迷信，促成学生形成开放、创造性学习的心态，激发学生进一步学习的欲望，使学生形成勤奋、严谨、坚毅、执着的科学品质观。三、教学重点难点1、经典物理学的局限与适用范围2、物理学理论发展的逻辑3、现代物理学发展的两个方

4、向4、牛顿科学研究的方法与精神四、教学媒体方式1、教学媒体：PPT2、教学方式：自学，讲授法五、教学过程设计（一）回顾引入课本第一至六章，我们学习了以伽利略变换和牛顿定律为基础的运动学、动力学、曲线运动和天体运动相关知识，我们基本上将经典力学最基础的部分基本学习完毕，本节课我们将进行一个全面的总结，同时，本节更重要的任务是让大家了解这些知识内容的局限性和适用范围，明白我们目前所学内容在整个物理学理论体系中的确切位置。（二）自学教材下面给大家10分钟左右的时间，自主阅读课本第六节正文内容，阅读过程中思考以下问题：1、经典力学

5、包含哪些基本内容？2、经典力学的适用范围是怎样的？3、物体运动接近光速时，什么理论才是适用的？微观到原子、电子尺度时，什么理论才是适用的？强引力场中呢？4、站在现代物理学的基础上反观经典力学，你认为经典物理学被否定了吗？现代物理学理论和经典物理学理论是什么关系？5、物理学有终极理论吗？（三）教师讲解1、19世纪末的经典物理学大厦从文艺复兴时期伽利略打开近代物理学的大门，到17世纪牛顿建立三大运动定律和发现万有引力定律，经典力学的核心基础基本建立，随后的两百多年里，物理学家们深入挖掘牛顿定律的内涵和外延，建立起了完整的严谨的

6、经典力学体系；同时，物理学家们也在牛顿力学的基础上进一步建立了热学、光学、电磁学的经典体系，这些理论彼此相符而相互包容，形成了一个经典物理学的大同盟，从天上到地下、从运动到热的、光的、电的、磁的现象，都毕恭毕敬的遵循着这一理论体系的规则。到了19世纪末，当时的绝大部分物理学家认为，物理学的理论大厦基本完工，物理学家们剩下的事情不过是对理论进行细枝末节的修正和在各个具体领域的应用，开尔文被广为流传一句话极为夸张表达了那时物理学家们的基本看法：物理学的未来，将只有在小数点后第六位后面去寻找……人们普遍认为，物理学已经终结，所有

7、的问题都可以用这个集大成的体系来解决，而不会再有任何激动人心的发现了。2、19世纪末漂浮在经典物理学上空的两朵乌云及现代物理学的建立也同样是这位开尔文，在1900年4月的一次演讲中，将19世纪末最后几年物理实验发现的一些新现象概括为漂浮在经典物理学上空的两朵乌云，其中一朵乌云是实验发现不同参考系下光速不变现象，另一朵乌云是热辐射实验和热学理论的不协调。也许当时物理学家们都没有意识到，正是这两朵看起来并不起眼的乌云，将给这个世界带来一场前所未有的狂风暴雨式的革命，彻底改变人们对物理学从基础到整个体系的认识，物理学在其后将近3

8、0年内的烈火和暴雨中实现了涅槃，并重新建立起了两幢更加壮观美丽的城堡来。其中第一朵乌云最终导致爱因斯坦建立起了相对论，第二朵乌云最终导致量子力学的建立。3、经典力学的局限和现代物理学的超越（1）经典力学是局限和适用范围：经典力学在宏观、低速、弱引力场的广阔领域与实际精确相符，但是在物体速度接近光速时、物