資源簡(jiǎn)介

7.5 相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性----大單元分課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)
課 題 人教版高中物理·必修·第二冊(cè) 第七章第5節(jié) 相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性
課 型 新授課 復(fù)習(xí)課□ 試卷講評(píng)課□ 其他課□
授課班級(jí) 授課時(shí)間
教學(xué)內(nèi)容分析 課標(biāo)要求： （1）通過(guò)閱讀課文體會(huì)一切科學(xué)都有自己的局限性,新的理論會(huì)不斷完善和補(bǔ)充舊的理論,人類(lèi)對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)是無(wú)止境的. （2）通過(guò)對(duì)牛頓力學(xué)適用范圍的討論,使學(xué)生知道物理中的結(jié)論和規(guī)律一般都有其適用范圍,認(rèn)識(shí)知識(shí)的變化性和無(wú)窮性,培養(yǎng)獻(xiàn)身于科學(xué)的時(shí)代精神。 教材分析： 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊領(lǐng)域,包括天體力學(xué)的研究中,經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn),取得了巨大的成就.但是,像一切科學(xué)一樣,牛頓力學(xué)也有自己的局限性.當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于真空中的光速時(shí),牛頓力學(xué)完全適用.20世紀(jì)初,著名物理學(xué)家愛(ài)因斯坦建立了狹義相對(duì)論.狹義相對(duì)論闡述物體在以接近光的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵從的規(guī)律,它得出了一些不同于牛頓力學(xué)的觀念和結(jié)論.牛頓力學(xué)不適用于高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,并且牛頓力學(xué)對(duì)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)也束手無(wú)策.量子力學(xué)能夠正確描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性,并在現(xiàn)代科技中發(fā)揮了重要作用.牛頓力學(xué)的適用范圍:低速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng);量子力學(xué)的研究對(duì)象:高速、微觀物體的運(yùn)動(dòng)。
學(xué)情分析 知識(shí)儲(chǔ)備： 本節(jié)主要學(xué)習(xí)相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的成就與局限性.這兩個(gè)方面的具體內(nèi)容都不要求學(xué)生掌握,但是學(xué)過(guò)本節(jié)之后,學(xué)生會(huì)知道盡管前面已經(jīng)體會(huì)到了萬(wàn)有引力的輝煌成就,但它沒(méi)有窮盡一切真理,在新的領(lǐng)域還有新的規(guī)律等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn). 能力基礎(chǔ)：從相對(duì)論時(shí)空觀中,教材提到牛頓力學(xué)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,學(xué)生已經(jīng)掌握了牛頓運(yùn)動(dòng)定律的相關(guān)知識(shí)，可以在此基礎(chǔ)上深入講解. 思維能力：“科學(xué)漫步”中的“宇宙的起源與演化”和“恒星的演化”是為了激勵(lì)學(xué)生對(duì)未來(lái)的探索,它的目的同樣在于情感態(tài)度與價(jià)值觀的教育功能。進(jìn)一步拓展學(xué)生的思維能力。
核心素養(yǎng) 物理觀念：了解相對(duì)論-量子論的建立對(duì)人類(lèi)深入認(rèn)識(shí)客觀世界的作用，知道物理學(xué)改變?nèi)藗兪澜缬^的作用。 科學(xué)思維：經(jīng)歷科學(xué)家建立相對(duì)論和量子論的思維探索過(guò)程，認(rèn)識(shí)科學(xué)思維的意義。 科學(xué)探究：通過(guò)閱讀課文體會(huì)一切科學(xué)都有自己的局限性，新的理論會(huì)不斷完善和補(bǔ)充舊的理論，人類(lèi)對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)是無(wú)止境的。 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)對(duì)牛頓力學(xué)適用范圍的討論，使學(xué)生知道物理中的結(jié)論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認(rèn)識(shí)知識(shí)的變化性和無(wú)窮性，培養(yǎng)獻(xiàn)身于科學(xué)的時(shí)代精神。
教學(xué)準(zhǔn)備 PPT課件
活動(dòng)設(shè)計(jì)
教學(xué)內(nèi)容 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 評(píng)價(jià)任務(wù)
活動(dòng)一：導(dǎo)入新課 （一）檢測(cè)導(dǎo)學(xué)案完成情況
1.檢查導(dǎo)學(xué)案 2.小組討論導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí)內(nèi)容。 （1）查看學(xué)生導(dǎo)學(xué)案完成情況； （2）必要時(shí)選講導(dǎo)學(xué)案上學(xué)生易錯(cuò)的內(nèi)容進(jìn)行講解。 （1）小組長(zhǎng)反饋導(dǎo)學(xué)案完成情況 （2）組員合作完成導(dǎo)學(xué)案相應(yīng)內(nèi)容。 （1）對(duì)導(dǎo)學(xué)案完成小組評(píng)分； （2）表?yè)P(yáng)完成優(yōu)秀的同學(xué)； （3）鼓勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)。
（二）展示學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．知道以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)的適用范圍。 2．知道相對(duì)論、量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系。 3．通過(guò)對(duì)牛頓力學(xué)適用范圍的討論，知道物理中的結(jié)論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認(rèn)識(shí)知識(shí)的變化性和無(wú)窮性。 讓學(xué)生 明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到有的放矢； 課后根據(jù)目標(biāo)，學(xué)生自我評(píng)價(jià)得失情況。
（三）創(chuàng)設(shè)情境,引發(fā)思考,導(dǎo)入新課
新課引入 經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，萬(wàn)有引力定律更是樹(shù)立了人們對(duì)牛頓物理學(xué)的尊敬。 引導(dǎo)學(xué)生思考，通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道從天體的運(yùn)動(dòng)到地面上的各種物體的運(yùn)動(dòng)，從大氣的流動(dòng)到地殼的變動(dòng)，所有這些都服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律。那么，是不是任何情境下都遵從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律呢？ 學(xué)生回顧已學(xué)知識(shí)并思考 1、通過(guò)問(wèn)題引發(fā)學(xué)生的思考從而引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣情況進(jìn)行評(píng)價(jià)
活動(dòng)二：新課教學(xué) （一）牛頓力學(xué)時(shí)空觀
牛頓力學(xué)時(shí)空觀 時(shí)間與空間都是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的。這種絕對(duì)時(shí)空觀，也叫牛頓力學(xué)時(shí)空觀。 在牛頓力學(xué)時(shí)空觀里，時(shí)間像一條看不見(jiàn)的“長(zhǎng)河”，均勻地自行流逝著，空間像一個(gè)廣闊無(wú)邊的房間，它們都不影響物體及其運(yùn)動(dòng)。所以不管選什么參考系，不管物體怎么運(yùn)動(dòng)，物體的時(shí)間、長(zhǎng)度、質(zhì)量等等的測(cè)量結(jié)果肯定是一樣的。 引導(dǎo)學(xué)生思考下面的問(wèn)題 思考1：若河中的水以相對(duì)于岸的速度v水岸流動(dòng)，河中的船以相對(duì)于水的速度v船水順流而下，則船相對(duì)于岸的速度v船岸如何表示？ 思考2：設(shè)想人類(lèi)可以利用飛船以0.2c的速度進(jìn)行星際航行。若飛船向正前方的某一星球發(fā)射一束激光，該星球上的觀察者測(cè)量到的激光的速度是否為1.2c？ 出示圖片：飛船向正前方的某一星球發(fā)射一束激光 1、閱讀課文了解牛頓力學(xué)時(shí)空觀 2、回答老師提出的問(wèn)題v船岸＝v船水＋v水岸 學(xué)生思考回答問(wèn)題的答案似乎應(yīng)為1.2c，然而，事實(shí)并非如此！因?yàn)榻?jīng)典力學(xué)不再適用。經(jīng)典力學(xué)只適用于解決低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，不能用來(lái)處理高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，要解決這一問(wèn)題就需要用到相對(duì)論時(shí)空觀。 2、根據(jù)學(xué)生回答問(wèn)題情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出牛頓力學(xué)時(shí)空觀的應(yīng)用范圍。 3、通過(guò)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的回答和思考，了解經(jīng)典力學(xué)只適用于解決低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，不能用來(lái)處理高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題
（二）相對(duì)論時(shí)空觀
相對(duì)論時(shí)空觀 1、愛(ài)因斯坦的兩個(gè)假設(shè) （1）相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的；表明在任何慣性系中研究某個(gè)物體的某一運(yùn)動(dòng)過(guò)程，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律形式不變。 （2）光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中大小都是相同的。表明了經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀的不同。 2．相對(duì)論時(shí)空觀的內(nèi)容 認(rèn)為時(shí)間和空間是相互聯(lián)系、相互影響的，并且與物質(zhì)的存在及運(yùn)動(dòng)有關(guān)。 3、時(shí)間延緩效應(yīng) 如果相當(dāng)于地面以v運(yùn)動(dòng)的慣性參考系上的人觀察到與其一起運(yùn)動(dòng)的物體完成某個(gè)動(dòng)作的時(shí)間間隔為Δτ，地面上的人觀察到該物體在同一地點(diǎn)完成這個(gè)動(dòng)作的時(shí)間間隔為Δt，則 由于1－<1，所以總有Δt>Δτ，此種情況稱(chēng)為時(shí)間延緩效應(yīng)。 4、長(zhǎng)度收縮效應(yīng) 如果與桿相對(duì)靜止的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l0，沿著桿的方向，以v相對(duì)桿運(yùn)動(dòng)的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l，那么兩者之間的關(guān)系是 由于1－<1，所以總有l(wèi)（三）牛頓力學(xué)的成就與局限性
牛頓力學(xué)的成就與局限性 1、牛頓力學(xué)的成就 （1）、經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊區(qū)域，包括天體力學(xué)的研究中，經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了巨大的成就。 （2）、牛頓運(yùn)動(dòng)三定律和萬(wàn)有引力定律把天體的運(yùn)動(dòng)與地面上物體的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，是人類(lèi)對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的第一次大綜合，是人類(lèi)認(rèn)識(shí)史上的一次重大飛躍。 牛頓力學(xué)在如此廣闊的領(lǐng)域里與實(shí)際相符合，顯示了牛頓運(yùn)動(dòng)定律的正確性和牛頓力學(xué)的魅力 2、局限性 （1）物體在以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵從的規(guī)律，有些是與牛頓力學(xué)的結(jié)論并不相同的。所以經(jīng)典力學(xué)只適用于物體的低速運(yùn)動(dòng)。 （2）在微觀世界中，發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，而且發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性，同時(shí)還具有波動(dòng)性，量子力學(xué)能很好地描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象 （3）經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只在慣性參考系中成立 經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只能用于宏觀、低速（與光速相比）的情形，且只在慣性參考系中成立。 引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真努力學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)血藥要像一切科學(xué)一樣，牛頓力學(xué)沒(méi)有也不會(huì)窮盡一切真理，它也有自己的局限性。它像一切科學(xué)理論一樣，是一部“未完成的交響曲”。 說(shuō)明 （1）基于實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的牛頓力學(xué)不會(huì)被新的科學(xué)成就所否定，而是作為某些條件下的特殊情形，被包括在新的科學(xué)成就之中。 （2）當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速c時(shí)（c＝3×108m/s），相對(duì)論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒(méi)有區(qū)別； （3）當(dāng)另一個(gè)重要常數(shù)即普朗克常量h可以忽略不計(jì)時(shí) （h＝6.63×10-34J·s），量子力學(xué)和牛頓力學(xué)的結(jié)論沒(méi)有區(qū)別。 （4）相對(duì)論與量子力學(xué)都沒(méi)有否定過(guò)去的科學(xué)，而只認(rèn)為過(guò)去的科學(xué)是自己在一定條件下的特殊情形。 科學(xué)漫步1．宇宙的起源與演化 我們的宇宙是在約138億年以前從一個(gè)尺度極小的狀態(tài)發(fā)展演化來(lái)的。在這個(gè)過(guò)程中，宇宙的溫度從高到低，先是生成一些基本粒子形態(tài)的物質(zhì)，接著產(chǎn)生了原子、分子等各種物質(zhì)，物質(zhì)再進(jìn)一步聚集起來(lái)形成星系，成為我們今天看到的宇宙。 出示圖片：普朗克探測(cè)器記錄下的微波天空 2．恒星的演化 閱讀課文說(shuō)一說(shuō)恒星是如何誕生的？ 根據(jù)大爆炸宇宙學(xué)，大爆炸10萬(wàn)年后，溫度下降到了3000K左右，出現(xiàn)了由中性原子構(gòu)成的宇宙塵埃。由于萬(wàn)有引力的作用，形成了更密集的塵埃。塵埃像滾雪球一樣越滾越大，形成了氣體狀態(tài)的星云團(tuán)。星云團(tuán)的凝聚使得溫度升高，到一定程度星云團(tuán)就開(kāi)始發(fā)光，于是，恒星誕生了。 1、閱讀課文總結(jié)牛頓力學(xué)的成就以及它的局限性 2、閱讀科學(xué)漫步 1、根據(jù)學(xué)生的回答情況進(jìn)行評(píng)價(jià) 2、從學(xué)生掌握牛頓力學(xué)和相對(duì)論以及量子論的關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)
活動(dòng)三：課堂小結(jié)
學(xué)到了什么？ 1、愛(ài)因斯坦的兩個(gè)假設(shè) 相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的；光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中大小都是相同的。 2、時(shí)間延緩效應(yīng) 3、長(zhǎng)度收縮效應(yīng) 4、經(jīng)典力學(xué)只適用于解決低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，不能用來(lái)處理高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子：經(jīng)典力學(xué)只適用于解決弱引力問(wèn)題，不能用來(lái)處理強(qiáng)引力問(wèn)題。 利用提問(wèn)的形式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)小結(jié) 本節(jié)課你收獲了什么？ 小組討論，總結(jié)本節(jié)課得失 梳理自己本節(jié)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行交流 從學(xué)生對(duì)本節(jié)課的總結(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)能力
活動(dòng)四：作業(yè)設(shè)計(jì)
P70練習(xí)與應(yīng)用第1、2、3題 指導(dǎo)學(xué)生完成練習(xí)，面批練習(xí)。 按要求完成練習(xí)。 從完成情況和書(shū)寫(xiě)情況等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。
主板書(shū)設(shè)計(jì)
一、牛頓力學(xué)時(shí)空觀 時(shí)間與空間都是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的。這種絕對(duì)時(shí)空觀，也叫牛頓力學(xué)時(shí)空觀。 二、相對(duì)論時(shí)空觀 1、愛(ài)因斯坦的兩個(gè)假設(shè) （1）相對(duì)性原理（2）光速不變?cè)?2．相對(duì)論時(shí)空觀的內(nèi)容 認(rèn)為時(shí)間和空間是相互聯(lián)系相互影響的，并且與物質(zhì)的存在及運(yùn)動(dòng)有關(guān)。 3、時(shí)間延緩效應(yīng) 4、長(zhǎng)度收縮效應(yīng) 三、牛頓力學(xué)的成就與局限性 經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只能用于宏觀、低速（與光速相比）的情形，且只在慣性參考系中成立。
教學(xué)反思

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