2019-2020年高一物理牛顿运动定律的适用范围.doc

2019-2020年高一物理牛顿运动定律的适用范围本节教材分析自从17世纪以来，以牛顿运动定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就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和天文学相结合，建立了天体力学、经典力学和工程力学实际相结合，建立了应用力学：如水利学、材料力学、结构力学等等从地面上各种物体的运动到天体的运动；从大气流动到地壳的变动；从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到火车、飞机等现代化交通工具的出现；从投出的篮球到发射导弹、人造卫星、宇宙飞船所有这些都服从经典力学的规律、经典力学的结果，在如此广阔的领域里与实际相符合，证明了牛顿运动定律的正确性随着科学的不断发展，人们却发现对于微观粒子和高速运动问题，经典力学并不能很好的解释他们的运动规律这些都说明，经典力学同其他物理定律一样，是有适用范围的经典力学只适用宏观低速问题20世纪初著名的物理学家爱因斯坦在狭义相对论中指出：物体的质量随速度的增大而增大而在经典力学中，质量是固定不变的并用相对论对经典力学不适用于高速运动作了介绍本节内容较少，也比较抽象，可在学生自学基础上加以指导，也可适当介绍“狭义相对论”的知识以激发学生的学习兴趣教学目标一、知识目标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间的变化二、能力目标培养学生的自学能力和分析概括能力三、德育目标通过对牛顿运动定律适用范围的讨论，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阅读法、归纳法、讲练法教学用具投影仪、投影片课时安排 1课时教学过程用投影片出示本节课的学习目标1知道经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用2知道牛顿运动定律的适用范围3了解质量和速度之间的关系学习目标完成过程一、导入新课教师这一章中我们学习了牛顿的哪些定律，其内容各是什么？学生我们学习了牛顿的三条运动定律第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止第二定律：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合力方向相同第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在一条直线上教师这些定律是否在任何条件下都是成立的呢？学生不是教师在什么情况下就不再成立了呢？学生在非惯性系中牛顿运动定律就不再成立了教师不成立是不是说就不再适用了?学生不是教师怎么样做就可以适用了?学生增加一个假设的、大于等于ma、方向与加速度相反的惯性力后仍可适用教师那么，是不是说在任何情况下，牛顿运动定律都适用呢？本节我们一起来学习这一内容二、新课教学（一）经典力学的成就教师请同学们阅读课文第一自然段，阅读时考虑下列问题：用投影片出示1经典力学和天文学相结合，建立了天体力学试举例说明经典力学在这方面的应用2经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学试举例说明经典力学在这方面的应用3这些领域内的物体有何共同点？学生甲昼夜交换、四季变换、天体运动等天体的运动规律都遵循经典力学学生乙拦河筑坝、修建桥梁、机械设计等实际应用技术也都服从经典力学的规律学生丙这些领域内的物体有两个共同的特点：这些物体都比较大，属宏观物体这些物体的运动都比较慢，属低速运动教师总结自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，在科学研究和生产技术中得到广泛的应用，为社会的发展做出了巨大的贡献但随着科学技术的发展，牛顿运动定律越来越体现出了它的局限性下面我们来讨论这一问题（二）牛顿运动定律的适用范围教师请同学们阅读课文的二、三、四自然段，同时考虑下列问题：用投影片出示1牛顿运动定律在哪些领域不能适用？2为什么牛顿运动定律在这些方面不能再适用了？3牛顿运动定律的适用范围是什么？学生A牛顿运动定律在微观领域和高速运动领域不再适用学生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，牛顿运动定律在微观领域、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（三）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（通称尺缩效应）t=(钟慢效应）m=(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ll0，tt0，mm0，因而对于宏观低速运动的物体，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、小结通过本节课的学习，我们知道了牛顿运动定律只适用低速运动的宏观物体，但是这并不意味着牛顿运动定律失去了它的意义四、作业1课本P69习题（4）（5）（6）2补充题阅读课文并复习本章内容五、板书设计