高中物理《經(jīng)典力學的局限性》優(yōu)秀教案
{課前感知}
1．經(jīng)典力學認為，物體的質(zhì)量與物體的運動狀態(tài) ；而狹義相對淪認為，物體的質(zhì)量隨著它的速度的增大而 ，若一個物體靜止時的質(zhì)量為 ，則當它以速度 運動時，共質(zhì)量m= 。
2．每一個天體都有一個引力半徑，半徑的大小由 決定；只要天體實際半徑 它們的引力半徑，那么由愛因斯坦和牛頓引力理論計算出的力的差異 。但當天體的實際半徑接近引力半徑時，這種差異 。
{即講即練}
【典題例釋】 【我行我秀】
【例1】20世紀以來，人們發(fā)現(xiàn)了一些事實，而經(jīng)典力學卻無法解釋，經(jīng)典力學只適用于解決物體的 問題，不能用來處理 運動問題，只適用于 物體，一般不適用于 粒子。這說明人們對客觀事物的具體認識在廣度上是有 的，人們應(yīng)當 。
【思路分析】人們對客觀世界的認識要受到他所處的時代客觀條件和科學水平的制約，所以人們只有不斷擴展自己的認識，才能掌握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)律。
【答案】低速運動 高速 宏觀 微觀 局限性
不斷擴展認識，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律
【類題總結(jié)】歷史的科學成就不會被新的科學成就所否定，它只能是新的科學在一定條件下的特殊情形
【例2】繼哥白尼提出“太陽中心說”、開普勒提出行星運動三定律后，牛頓站在世人的肩膀上，創(chuàng)立了經(jīng)典力學，揭示了包括行星在內(nèi)的宏觀物體的運動規(guī)律；愛因斯坦既批判了牛頓力學的不足，又進一步發(fā)展了牛頓的經(jīng)典力學，創(chuàng)立了相對論，這說明 ( )
A.世界無限擴大，人不可能認識世界，只能認識世界的一部分
B.人的意識具有能動性，能夠正確地反映客觀世界
C.人對世界的每一個正確認識都有局限性，需要發(fā)展和深化
D.每一個認識都可能被后人推翻，人不可能獲得正確的認識
【思路分析】發(fā)現(xiàn)總是來自于認識過程，觀點總是為解釋發(fā)現(xiàn)而提出的，主動認識世界，積極思考問題，追求解決(解釋)問題，這是科學研究的基本軌跡。愛因斯坦的相對理論是對牛頓力學的理論的發(fā)展和深化，但也有人正在向愛因斯坦理論挑戰(zhàn)
【答案】BC
【類題總結(jié)】一切科學的發(fā)現(xiàn)都是人們主動認識世界的結(jié)果，而每個人的研究又都是建立在前人研究的基礎(chǔ)上，通過自己的努力去發(fā)展和提高。愛因斯坦的相對論理論并沒有否定牛頓力學的理論，而是把它看成是在一定條件下的特殊情形。
【例3】一個原來靜止的電子，經(jīng)電壓加速后，獲得的速度為 .問電子的質(zhì)量增大了還是減小了？改變了百分之幾？
【思路分析】根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論 得運動后質(zhì)量增大了。
所以改變的百分比為 .
【答案】增大了 0.02%
【類題總結(jié)】在這種情況下，由于質(zhì)量改變很小，可以忽略質(zhì)量的改變，經(jīng)典力學理論仍然適用，而宏觀物體的運動速度一般都很小(相比于光速)，所以經(jīng)典力學解決宏觀物體的動力學問題是適用的。 1. 19世紀末和20世紀以來，物理學的研究深入到 ，發(fā)現(xiàn) 等微觀粒子不僅有 ，而且有 ，它們的運動規(guī)律不能用經(jīng)典力學來說明。
2. 下列說法正確的是 ( )
A.經(jīng)典力學能夠說明微觀粒子的規(guī)律性
B.經(jīng)典力學適用于宏觀物體的低速運動問題，不適用于高速運動的問題
C.相對論與量了力學的出現(xiàn)，表示經(jīng)典力學已失去意義
D.對于宏觀物體的高速運動問題，經(jīng)典力學仍能適用
3.對于公式 ，下列說法中正確的是（ ）
A.式中的 是物體以速度V運動時的'質(zhì)量
B.當物體的運動速度 時，物體的質(zhì)量為 0，即物體質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學不適用，是不正確的
C.當物體以較小的速度運動時，質(zhì)量變化十分微弱，經(jīng)典力學理論仍然適用，只有當物體以接近光速運動時，質(zhì)量變化才明顯，故經(jīng)典力學適用于低速運動，而不適用于高速運動
D.通常由于物體的運動速度太小，故質(zhì)量的變化引不起我們的感覺，在分析地球上物體的運動時，不必考慮質(zhì)量的變化
{超越課堂}
〖基礎(chǔ)鞏固
1.下列說法正確的是 ( )
A.在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)而改變，在狹義相對論中，物體的質(zhì)量也不隨運動狀態(tài)而改變
B.在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量隨運動速度的增加而減小，在狹義相對論中，物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大
C.在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量是不變的，在狹義相對論中，物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大
D.上述說法都是錯誤的
2.下列說法正確的是 ( )
A.牛頓定律就是經(jīng)典力學
B.經(jīng)典力學的基礎(chǔ)是牛頓運動定律
C.牛頓運動定律可以解決自然界中所有的問題
D.經(jīng)典力學可以解決自然界中所有的問題
3.20世紀初，著名物理學家愛因斯坦提出了 ，闡述物體 時所遵從的規(guī)律，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．
而且具有 ，它們的運動規(guī)律不能用經(jīng)典力學來說明．
4. 與 都沒有否定過去的科學，而認為過去的科學是自己在一定條件下的特殊情形．
5.一條河流中的水以相對于河岸的速度v水岸流動，河中的船以相對于河水的速度V船水順流而下，在經(jīng)典力學中的速度為：V船岸＝ ．
6.在粒子對撞機中，有一個電子經(jīng)過高壓加速，速度達到光速的0.5倍，試求此時電子的質(zhì)量變?yōu)殪o止時的多少倍?
〖能力提升
7.〖概念理解題20世紀以來，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實，而經(jīng)典力學卻無法解釋．經(jīng)典力學只適用于解決物體的低速運動問題，不能用來處理高速運動問題，只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子．這說明 ( )
A.隨著認識的發(fā)展，經(jīng)典力學已成了過時的理論
B.人們對客觀事物的具體認識在廣度上是有局限性的
C.不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律
D.人們應(yīng)當不斷擴展認識，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律
8.〖概念理解題下列說法正確的是 ( )
①愛因斯坦的狹義相對論研究的是物體在低速運動時所遵循的規(guī)律
②愛因斯坦的狹義相對論研究的是物體在高速運動時所遵循的規(guī)律
③牛頓力學的運動定律研究的是物體在低速運動時所遵循的規(guī)律
④牛頓力學的運動定律研究的是物體在高速運動時所遵循的規(guī)律
A.①③ B.②④
C.①④ D.②③
9.〖應(yīng)用題關(guān)于經(jīng)典力學和量子力學，下面說法中正確的是( )
A.不論是對客觀物體，還是微觀粒子，經(jīng)典力學和量子力學都是適用的
B.量子力學適用于宏觀物體的運動，經(jīng)典力學適用于微觀粒子的運動
C.經(jīng)典力學適用于宏觀物體的運動，量子力學適用于微觀粒子的運動
D.上述說法都是錯誤的
10. 〖概念理解題下面說法中正確的是 ( )
A.根據(jù)牛頓的萬有引力定律可以知道，當星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，表面上的引力將變?yōu)樵瓉淼?倍
B.按照廣義相對論可以知道，當星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，表面上的引力將大于原來的4倍
C.在球體的實際半徑遠大于引力半徑時，根據(jù)愛因斯坦的理論和牛頓的引力理論計算出的力差異很大
D.在天體的實際半徑接近引力半徑時，根據(jù)愛因斯坦的引力理論和牛頓的引力理論計算出的力差異不大
11.〖應(yīng)用題丹麥天文學家第谷連續(xù)20年詳細記錄了行星的運動過程中的位置的變化。這些資料既豐富又準確，達到了肉眼所能及的限度。但他并沒有發(fā)現(xiàn)行星運動規(guī)律。對此，下列說法正確的有 ( )
A.占有大量感性材料是毫無意義的
B.第谷的工作為發(fā)現(xiàn)行星運動規(guī)律創(chuàng)造了前提
C.說明第谷沒有真正發(fā)揮主觀能動性
D.第谷缺少的是對感性材料的加工、制作
〖思維拓展
12.〖應(yīng)用題當物體的速度v=0.8c(c為光速)時，質(zhì)量增大到原質(zhì)量的 倍。
13. 〖應(yīng)用題兩臺升降機甲、乙同時自由下落，甲上的人看到乙是靜止的，也就是說，在甲看來，乙的運動狀態(tài)并沒有改變，但是乙確實受到向下的地球引力，根據(jù)牛頓定律，受到外力作用的物體，其運動狀態(tài)一定會改變，這不是有矛盾嗎?你是如何理解的?
第六節(jié) 經(jīng)典力學的局限性
【課前感知】
1.無關(guān)；增大；
2.天體的質(zhì)量；遠大于；并不很大；將急劇增大
【我行我秀】
1.（1）微觀世界 電子 質(zhì)子 中子 粒子性 波動性
2.（1）B 【思路分析】經(jīng)典力學的適用范圍是宏觀、低速運動的物體，對于微觀粒子和高速運動的物體的運動規(guī)律可用量子力學與相對論觀點解釋，兩者研究問題的對象不一樣，是相互補充的。
3.（1）C、D 【思路分析】公式中m0是靜止質(zhì)量，m是物體以速度v運動時的質(zhì)量，A不對。由公式可知，只不當v接近光速時，物體的質(zhì)量變化才明顯，一般情況下物體的質(zhì)量變化十分微小，故經(jīng)典力學仍然適用，故B不對，C、D正確。
【超越課堂】
1.C【思路分析】在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量是不變，在狹義相對論中，物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大，二者在速度遠小于光速時是統(tǒng)一的。
2.B【思路分析】經(jīng)典力學并不等于牛頓定律，牛頓運動定律只是經(jīng)典力學的基礎(chǔ)；經(jīng)典力學并非萬能，也有其適用范圍，并不能解決自然界中所有的問題 ，沒有哪個理論可以解決自然界中所有問題。因此只有搞清牛頓運動定律和經(jīng)典力學的隸屬關(guān)系，明確經(jīng)典力學的適用范圍，才能正確解決此類問題。
3.狹義相對論 以接近光速的速度運動 不變
4.相對論 量子力學
5.v船水+v水岸
6.1.155倍
7.BCD
8.D
9.C
10.AB 【思路分析】在球體的實際半徑遠大于引力半徑時，根據(jù)愛因斯坦的理論和牛頓的引力理論計算出力差異并不很大。
11.BD【思路分析】開普勒是通過對第谷的資料研究才發(fā)現(xiàn)行星運動的規(guī)律的，如果第谷對自己的感性材料進行加工制作，相信他也能夠發(fā)現(xiàn)行星運動的規(guī)律。
12.1.7倍 【思路分析】根據(jù)質(zhì)量與速度的關(guān)系，將v=0.8c代入求得 m= = =1.7m0.
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