经典力学的成就与局限性
录入者:netlab 人气指数: 次 发布时间:2009年01月13日
[课 题]经典力学的成就与局限性
[设计思想]
本章是学生物理必修课程的最后一章,经过了一年的物理学习,学生已经初步掌握了经典力学的主干知识,已经初步形成了一些物理思想。故此,本节课程一方面准备引领学生回顾原有的知识,在原有知识中发现问题,在解决问题。从而使学生体会到“温故而知新”的道理。另一方面要为继续学习后续课程的学生做到一个良好的开端,引导他们从经典物理的思想逐渐萌发出近代物理思想的萌芽。为他们今后进一步研究物理学做好充足的思想准备。总之通过本节课的讨论,使学生们了解经典力学的发展历程和伟大成就,体会经典力学创立的价值与意义,认识经典力学的实用范围和局限性。
本节具体计划在“经典力学理论只适用于惯性参考系”这一知识点,给出具体模型,充分与前面章节呼应,激活学生的原有知识;在“经典力学理论只适用于宏观物体”这一知识点,给出卢瑟福原子核式模型以及“原子踏缩”,体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用,同时为今后的章节留下伏笔和充足的准备。在“经典力学理论只用于低速的物体”这一知识点引领学生充分展开讨论,从而引出爱因斯坦狭义相对论理论,为下一节做好准备。
[教学目标]
1. 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.
2. 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.
3. 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
[教学重点与难点]
(一)教学重点
牛顿运动定律的适用范围
(二)教学难点
了解经典力学适用的参考系.
[教学内容及变化]
原教材没有单独把本节内容提出来进行细化的讲解。新教材则是细化的进行了介绍,本节在经典物理学和近代物理学之间起着承上启下的作用,既是对前面所学知识的一个全面回顾、评价,同时也为后续章节做好了铺垫。
[教学手段与方法]
自主学习和合作学习相结合
[教学资源与准备]
图片
[教学流程图]
教师讲解在一定范围 内经典力学的正确性 |
举例说明牛顿定律在我们现实生活中的具体应用? |
学生举例,教师讲评(引出新课) |
经典力学的适用范围 |
经典力学的局限性 |
[教学过程]
教学进程 |
教师活动 |
学生活动 |
设计意图 |
媒体 |
课题引入
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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。 (看图片) |
学生认真听老师讲课 |
从生活入手,提高学生的学习兴趣
通过学生举例,可以调动学生的学习积极性 |
图片 |
我们已经经历了一年的经典力学理论的学习,谁能举例说明牛顿定律在我们现实生活中的具体应用? |
学生讨论,举例并说明应用的是那些原理 | |||
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.
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教学进程 |
教师活动 |
学生活动 |
设计意图 |
媒体 |
经典力学的适用范围教学建议
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牛顿定律有何适用范围?
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牛顿定律只适用于惯性参照系,不适用于非惯性参照系。 |
考查学生对本册书知识的整体认知及掌握情况, |
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什么是惯性系与非惯性系呢?
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学生回答: 相对地面静止或者匀速直线运动的参照系近似可看成惯性系;相对地面变速运动的参照系是非惯性系。
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惯性系: 非惯性系:
能否举例在地面上牛顿定律不适用的情况。(先前留伏笔)
人站在加速行驶的车厢中看到光滑水平桌面上的小球突然加速运动起来。由于小球水平方向并不受力,然而却相对于人或者车厢产生了加速度,很显然牛顿定律不适用于非惯性系。 |
学生举例: 惯性系:地面、路边的树木、匀速行驶的汽车
非惯性系:加速行驶的汽车等
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牛顿定律还有什么适用范围吗?
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牛顿定律还应适用于宏观的、低速的物体。 | |||
人类已经登上了月球,然而我们生存的宇宙无边无垠,而且还在继续膨胀。离我们最近的恒星是4.3光年(40万亿公里),离我们最远的星系约130亿光年。按照经典力学理论,即使我们人类能够获得足够的能源,要想完成星际旅行我们的生命时间也是远远不够的。那么,随着人类的进步,随着科技的发展,我们人类最终能够完成星际旅行吗? |
展开讨论。在讨论中学生会很自然地联系到爱因斯坦的相对论,从而为下一节埋下伏笔。
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教学进程 |
教师活动 |
学生活动 |
设计意图 |
媒体 |
经典力学理论的局限性教学建议 |
前面我们已经回顾、介绍、讨论了牛顿定律的适用范围,现在看来经典力学理论虽然是人类认识世界的里程碑,但是它也是有局限性的。那么,你是怎么看待它的局限性的呢?
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展开讨论。
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调动学生学习热情,提高学生的分析能力
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对于经典力学的局限性,不能简单地采取否定态度。一方面,经典力学广泛地对人类的思想和文明的发展产生了深远的影响,至今仍在人类生活中的各个领域指导和影响着我们。另一方面我们应用历史的观点、发展的观点看问题,由于时代的局限和科学技术本身不断的发展,各种科学理论不可避免地会有它的不足,任何真理都是绝对性和相对性的统一。所谓绝对性,指的是任何真理都包括有永恒的真理的成分,通过认识——实践——再认识——再实践可以不断逼近真理;所谓相对性指的是任何真理都存在着缺陷,只适用于一定的范围。
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学生听取教师讲解,认识经典力学的局限性 |
[板书设计]
经典力学的成就与局限性
(一)课题引入
(二)经典力学的适用范围
只适用于宏观、低速、弱引力场。
(三)经典力学理论的局限
超出宏观、低速、弱引力场范围,经典力学失效,要由相对论,量子论等来取代。
[课堂评价及建议]
本课是高中物理必修课程的最后一章的第一节课。既有对经典力学理论的回顾,又有对近代理论的展望。在学生的物理思想上也起到转折和深入的作用。
本节一方面注重了与前面章节的呼应,例如对讲解牛顿定律时预先埋下的伏笔——非惯性系中的例子的回顾,进一步讨论。还有对人造卫星运动的回忆,这些都激活了学生的原有知识。另一方面又注重了为后续选修章节做好铺垫。比如对卢瑟福的原子核式模型的介绍,麦克斯韦经典电磁理论等等,为学生今后理解原子物理的知识打好了基础。
不仅如此,本节课堂气氛活跃,在同学们中间充分展开了交流与讨论。使学生们各抒己见,充分地调动了学生的主观能动性。本节课程采用这种形式,提高了授课效率。