第一篇：高中物理 6.6經典力學的局限性教案 新人教版必修2

第六節 經典力學的局限性

教學目標：

（一）知識與技能

1、知道牛頓運動定律的適用范圍．

2、了解經典力學在科學研究和生產技術中的廣泛應用．

3、知道質量與速度的關系，知道高速運動中必須考慮速度的變化.（二）過程與方法

通過閱讀課文體會一切科學都有自己的局限性，新的理論會不斷完善和補充舊的理論，人類對科學的認識是無止境的．

（三）情感、態度與價值觀

通過對牛頓力學適用范圍的討論，使學生知道物理中的結論和規律一般都有其適用范圍，認識知識的變化性和無窮性，培養獻身于科學的時代精神． 教學重點：牛頓運動定律的適用范圍

教學難點：高速運動的物體，速度和質量之間的關系． 教學方法：探究、講授、討論、練習教學用具：錄像資料，多媒體課件 教學過程：

（一）引入新課

師：自從17世紀以來，以牛頓運動定律為基礎的經典力學不斷發展，如：在宏觀、低速、弱引力的廣闊領域，包括天體力學的研究中取得了巨大的成就．經典力學在科學研究和生產技術中有了廣泛的應用，如，從地面物體的運動到天體的運動，從大氣的流動到地殼的變動，從攔河筑壩、修建橋梁到設計各種機械；從自行車到汽車、火車、飛機等各種交通工其：從投出的籃球到發射火箭、人造衛星、宇宙飛船……從而證明了牛頓運動定律的正確性。但是，經典力學也不是萬能的，像一切科學一樣，它沒有也不會窮盡一切真理，它也有自己的局限性．它像一切科學理論一樣，是一部“未完成的交響曲”．那么經典力學在什么范圍內適用呢?有怎樣的局限性呢?這節課我們就來了解這方面的知識．

（二）新課教學

一、從低速到高速(展示問題)師：請同學們閱讀教材“從低速到高速”部分．回答低速與高速的概念、質速關系、速度合成與兩個公設．

生：低速到高速的概念，通常所見的物體的運動皆為低速運動，如行駛的汽車，發射的導彈、人造衛星及宇宙飛船等．有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速．

質速關系是：在經典力學中，物體的質量是不變的，但愛因斯坦的狹義相對論指出，物體的質量隨速度的增大而增大，即m=

m01?vc22

其中m0為靜止質量，m是物體速度為v時的質量，c是真空中的光速．

例如：(1)v＝0．8c時，物體的質量約增大到靜止質量的1．7倍，這時經典力學就不再適用了．

(2)如地球以v＝30km／s的速度繞太陽公轉時，m=l.010 lOl m0，它的質量增大十分微小，可以忽略不計．

速度合成與兩個公設．一條河流中的水以相對河岸的速度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．在經典力學中，船相對于岸的速度即為v船岸=v船水+v水岸

經驗告訴我們，這簡直是天經地義的．但是，仔細一看，這個關系式涉及兩個不同的慣性參考系，而速度總是與位移(空間長度)及時間間隔的測量相聯系．在牛頓看來，位移和時間的測量與參考系無關，正是在這種時空的觀念下，上式才成立．然而，相對論認為，同一過程的位移和時間的測量在不同的參考系中是不同的，因而上式不能成立，經典力學也就不再適用了．

(1)相對性原理：物理規律在一切慣性參考系中都具有相同的形式．(2)光速不變原理：在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速‘都一樣．

二、從宏觀到微觀

師：請同學們閱讀教材“從宏觀到微觀”部分，并說明經典力學是適用于宏觀物體還是微觀物體。

生：19世紀末到20世紀初，人們相繼發現了電子、質子、中子等微觀粒子，發現它們不僅具有粒子性，面且具有波動性，它們的運動規律不能用經典力學描述．

20世紀20年代，建立了量子力學，它能夠正確地描述微觀粒子運動的規律性，并在現代科學技術中發揮了重要作用． 經典力學一般不適用于微觀粒子．

師：相對論和量子力學的出現，是否表示經典力學失去了意義? 生：相對論和量子力學的出現，說明人類對自然界的認識更加廣泛和深入，而不表示經典力學失去了意義．它只是使人們認識到經典力學有它的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動，只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。三，從弱引力到強引力(展示問題)師：請同學們閱讀教材“從弱引力到強引力”部分，并回答問題：何為弱引力?何為強引力? 生：萬有引力屬于弱引力．利用萬有引力定律可以解釋天體的運動，并預言和發現了海王星和冥王星，首次把天上的星體運動規律與地面物體的運動規律統一起來．

愛因斯坦引力理論表明，當天體半徑減小到一定程度時(太陽的引力半徑為3 km，地球的引力半徑為1 m)，天體間的引力就趨于無窮大． [討論與交流)(展示問題)(1)實際的天文觀測，行星的運行軌道并不是嚴格閉合的，它們的近日點在不斷地旋進．經典力學的解釋令人滿意嗎?用什么理論來圓滿地進行了解釋?(投影)生：按牛頓的萬有引力定律推算，行星的運動應該是一些橢圓或圓，行星沿著這些橢圓或圓做周期性運動，與實際觀測結果不符．經典力學也能作出一些解釋，但是，水星旋進的實際觀測值比經典力學的預言值多．經典力學的解釋不能令人滿意．

愛因斯坦根據廣義相對論計算出水星近日點的旋進還應有43’的附加值，同時還預言了光線在經過大質量的星體附近時，如經過太陽附近時會發生偏轉現象．并且都被觀測證實．(2)何為天體的引力半徑? 生：假定一個球形天體的質量不變，并通過壓縮減小它的半徑，天體表面上的引力將會增加，當引力趨于無窮大時，被壓縮天體半徑接近的值——“引力半徑”．

只要天體的實際半徑遠大于它們的引力半徑，那么愛因斯坦和牛頓的理論計算出的力的差異并不很大．但當天體的實際半徑接近引力半徑時，這種差異將急劇增大．這就是說，在強引力的情況下，牛頓的萬有引力理論將不再適用．

對于這樣的科學發展過程，英國劇作家蕭伯納曾詼諧地說，‘科學總是從正確走向錯誤．”這種調佩倒也不失為一種幽默的表述．(3)歷史上的科學成就與新的科學成就的關系是什么? 生：歷史上的科學成就不會被新的科學成就所否定，而是作為某些條件下的局部情形，被包括在新的科學成就之中．如：當物體的速度遠小于光速c(3X10m／s)時，相對論與經典理論的結論沒有區別；當另一個重要常數即“普朗克常數”h(6．63X10J·s)可以忽略不計時．量子力學和經典力學的結論沒有區別．相對論和量子力學都沒有否定過去的科學，只認為過去的科學是自己在一定條件下的特殊情形．

(例1)以牛頓運動定律為基礎的經典力學，在科學研究和生產技術中有哪些應用? 參考答案：經典力學在科學研究和生產技術中有廣泛的應用．經典力學與天文學相結合建立了天體力學；經典力學和工程實際相結合，建立了應用力學，如水利學，材料力學、結構力學等．從地面上各種物體的運動到天體的運動：從大氣的流動到地殼的變動：從攔柯筑壩、修建橋梁到設計各種機械；從自行車到汽車、火車、飛機等現代交通工具的運動，從投出籃球到發射導彈、衛星、宇宙飛船等等，所有這些都服從經典力學規律．(例2)以牛頓運動定律為基礎的經典力學的適用范圍是什么? 參考答案：經典力學只適用于解決低速運動問題，不能用來處理高速運動問題，經典力學只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子：經典力學只適用于解決弱引力問題，不能用來處理強引力問題．

四、課堂訓練 1、20世紀初，著名物理學家愛因斯坦提出了，改變了經典力學的一些結論．在經典力學中，物體的質量是 的，而相對論指出質量隨著速度變化而 2、20世紀初期，建立了，它能夠正確地描述微觀粒子的運動規律．

3、經典力學只適用于解決 問題，不能用來處理——問題，經典力學只適用于物體，一般不適用于 ．

4、微觀粒子的運動不僅具有 性．同時具有波動性．它們的運動規律很多情況下不能用經典力學來說明．要增強正確描述微觀粒子的運動規律，需要用 ．

5、牛頓運動規律只適用于 物體的運動，狹義相對論闡述物體在以 的速度運動時所遵從的規律．

參考答案

1、狹義相對論 固定不變 變化

2、量子力學

3、低速運動 高速運動 宏觀 微觀粒子

-344、粒子 量子力學

5、宏觀、低速 接近光速

（三）課堂小結

本節學習了經典力學的局限性：

(1)從低速到高速：在經典力學中，物體的質量m是不隨運動狀態改變的，而狹義相對論指出，質量要隨著物體的運動速度的增大而增大．即

(2)從宏觀到微觀：相對論和量子力學的出現，并不說明經典力學失去了意義．只說明它有一定的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界．

(3)從弱引力到強引力：相對論物理學與經典物理學的結論沒有區別．相對論與量子力學

都沒有否定過去的科學，而只是認為科學在一定條件下有其特殊性．經典力學只適用于弱引力，不適用于強引力．

（四）布置作業

認真閱讀教材．認識到物理中的結論和規律一般都有其適用范圍，認識知識的變化性和無窮性，培養獻身于科學的時代精神．

第二篇：6.6經典力學的局限性-高中物理人教版必修2說課稿精心編輯版

6.6經典力學的局限性

各位評委專家，您們好！我說課的題目是高中物理人教版必修2第6章第6節《經典力學的局限性》。下面，我將從課

標和教材分析、教學目標、重點和難點、教法與學法、教學過程及板書設計六個方面進行說課。

一、課標、教材分析

課標：

1、初步了解經典時空觀和相對論時空觀，知道相對論對人類認識世界的影響。課標解讀：引入經典時空觀和相對論時

空觀的比較，旨在為學生開啟了了解近代物理的一扇窗戶，讓學生了解近代物理的一些核心內容，同時也讓學生了解經

典物理的局限性。愛因斯坦的相對論是近代物理的支柱之一，學生應了解相對論時空觀的主要思想，了解相對論對人類

認識世界的影響。本條目體現了經典物理與近代物理的結合。

2、通過實例，了解經典力學的發展歷程和偉大成就，體會經典力學創立的價值和意義，認識經典力學的實用范圍和

局限性。本條目要求學生從歷史的角度，了解經典力學的發展歷程了解經典物理的偉大成就及其對人類社會發展帶

來的影響。讓學生體會經典力學創立的價值和意義。當然，隨著時代的發展，科技的進步，經典力學也逐漸呈現出

一定的局限性，因此，本條目要求學生認識經典力學的實用范圍和局限性。這有利于學生從整體上了解物理學的發

展歷程，把握物理學的主要思想。

教材： 本節屬介紹性質的內容，全章內容結構以萬有引力定律的發現為核心，向宇宙學發展歷史的兩頭延伸。托勒密相象地球處在宇宙的中心，哥白尼則設想太陽處在中心，開普勒總結了行星運動定律，牛頓第一個用牛頓定律和萬有引力定律解釋所有星體運動，愛因斯坦則用幾何學的時空體系解釋星體的運動。牛頓將天上的力與地上的力統一起來，愛因斯坦將時間與空間、引力與光聯系在一起，霍金將引力、量子力學和統計力學聯系起來，教材就是按照物理學理論在三個領域的發展過程進行編排的。本節旨在使學生了解牛頓力學不能窮盡一切物理現象，還有愛因斯坦的“時空觀”，還有量子力學等知識體系，也要使學生了解愛因斯坦的相對論是一種新的時空與引力理論，是對牛頓力學的修正，并不是對牛頓力學簡單的否定，只是牛頓引力理論被包括在新的時空與引力理論之中。

二、教學目標

1、知識與能力目標：

（1）了解經典力學的發展歷程和偉大成就。

（2）認識經典力學的局限性和適用范圍。

（3）初步了解微觀和高速世界中的奇妙現象。

（4）了解相對論、量子論的建立對人類深入認識客觀世界的作用，知道物理學改變人們世界觀的作用。

2、過程與方法

通過閱讀課文體會一切科學都有自己的局限性，新的理論會不斷完善和補充舊的理論，人類對科學的認識是無止境的。

3、情感、態度與價值觀

通過對牛頓力學適用范圍的討論，使學生知道物理中的結論和規律一般都有其適用范圍，認識的知識的變化性和無窮性，培養獻身于科學的時代精神。

三、教學重點難點

【學習重點】 牛頓運動定律的適用范圍

【學習難點】高速運動的物體，速度和質量之間的關系

四、教法、學法

教法： 學案導學、閱讀指導

學法：自主探究、小組交流合作

五、教學過程

【引入新課】

教師活動：自從17世紀以來，以牛頓定律為基礎的經典力學不斷發展，取得了巨大的成 就，經典力學在科學研究和生

產技術中有了廣泛的應用，從而證明了牛頓運動定律的正確性。但是，經典力學也不是萬能的，向其它科學一樣，它也有一定的適用范圍，有自己的局限性。那么經典力學在什么范圍內適用呢？有怎樣的局限性呢？這節課我們就來了解這方面的知識。

【進行新課】

[課件展示]：

請同學們閱讀課文，閱讀時考慮下列問題

1、經典力學取得了哪些輝煌的成就？舉例說明。

2、經典力學在哪些領域不能適用？能說出為什么嗎？舉例說明。

3、經典力學的適用范圍是什么？自己概括一下。

4、相對論和量子力學的出現是否否定了牛頓的經典力學？應該怎樣認識？

5、怎樣理解英國劇作家蕭伯納的話“科學總是從正確走向錯誤”？

學生活動：閱讀教材，并思考上面的問題。分組討論，代表發言、展示。小組總結、點評。教師活動：待學生閱讀教材后，傾聽學生代表的發言，和其他學生一起點評、補充、總結。

一、經典力學的廣泛應用。

二、經典力學與狹義相對論

1、物體的質量隨物體的運行速度而變化

2、物體運動的位移與時間與參考系的選擇有

關

3、當物體的速度遠小于光速C（3×108）時兩者結論是一致的。

三、經典力學與量子力學微觀粒子運動的波動性不能用經典力學來解釋，但量子力學能正確地描述微觀粒子的運動規

律。

四、經典力學與廣義相對論牛頓引力理論在強引力作用下不適用，只能用廣義相對論的引力場理論來解釋強引力作用。

五、經典力學的適用范圍 宏觀、低速、弱力情況下適用。

在前面的幾節學習中，學生了解了牛頓發現萬有引力定律，并應用到海王星、冥王星的發現，再到宇宙航行等萬有引力理論成就的介紹，使學生對牛頓力學產生敬仰之時，來一個經典力學的局限性的介紹，拓展學生的知識、開闊學生的視野的同時，正確認識物理學理論的發展與適用范圍，切身感受到科學永遠是一部“末完成的交響曲”。

第三篇：必修二6.6經典力學的局限性

6.6經典力學的局限性

三維教學目標

1、知識與技能

（1）知道牛頓運動定律的適用范圍；

（2）了解經典力學在科學研究和生產技術中的廣泛應用；（3）知道質量與速度的關系，知道高速運動中必須考慮速度隨時。

2、過程與方法：通過閱讀課文體會一切科學都有自己的局限性，新的理論會不斷完善和補充舊的理論，人類對科學的認識是無止境的。

3、情感、態度與價值觀：通過對牛頓力學適用范圍的討論，使學生知道物理中的結論和規律一般都有其適用范圍，認識知識的變化性和無窮性，培養獻身于科學的時代精神。教學重點：牛頓運動定律的適用范圍。

教學難點：高速運動的物體，速度和質量之間的關系。教學方法：探究、講授、討論、練習教具準備：掛圖、多媒體課件 教學過程：

第六節

經典力學的局限性

（一）新課導入

自從17世紀以來，以牛頓運動定律為基礎的經典力學不斷發晨，如：在宏觀、低速、弱引力的廣闊領域，包括天體力學的研究中取得了巨大的成就，經典力學在科學研究和生產技術中有了廣泛的應用，如從地面物體的運動到天體的運動，從大氣的流動到地殼的變動，從攔河筑壩、修建橋梁到設計各種機械；從自行車到汽車、火車、飛機等各種交通工其：從投出的籃球到發射火箭、人造衛星、宇宙飛船??從而證明了牛頓運動定律的正確性。但是，經典力學也不是萬能的，像一切科學一樣，它沒有也不會窮盡一切真理，它也有自己的局限性．它像一切科學理論一樣，是一部“未完成的交響曲”，那么經典力學在什么范圍內適用呢？有怎樣的局限性呢？這節課我們就來了解這方面的知識。

（二）新課教學

1、從低速到高速

請同學們閱讀教材“從低速到高速”部分，回答低速與高速的概念、質速關系、速度合成與兩個公設。（低速到高速的概念，通常所見的物體的運動皆為低速運動，如行駛的汽車，發射的導彈、人造衛星及宇宙飛船等，有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速。）

質速關系是：在經典力學中，物體的質量是不變的，但愛因斯坦的狹義相對論指出，物體的質量隨速度的增大而增大，即：其中Db為靜止質量，m是物體速度為v時的質量，c是真空中的光速。例如：（1）v＝0.8c時，物體的質量約增大到靜止質量的1.7倍，這時經典力學就不再適用了。（2）如地球以v＝30km／s的速度繞太陽公轉時，m=l 010 lOlmo，它的質量增大十分微小，可以忽略不計。

速度合成與兩個公設。一條河流中的水以相對河岸的速度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，在經典力學中，船相對于岸的速度即為v船岸=v船水+v水岸

經驗告訴我們，這簡直是天經地義的，但是，仔細一看，這個關系式涉及兩個不同的慣性參考系，而速度總是與位移(空間長度)及時間間隔的測量相聯系，在牛頓看來，位移和時間的測量與參考系無關，正是在這種時空的觀念下，上式才成立，然而，相對論認為，同一過程的位移和時間的測量在不同的參考系中是不同的，因而上式不能成立，經典力學也就不再適用了。（1）相對性原理：物理規律在一切慣性參考系中都具有相同的形式。（2）光速不變原理：在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速都一樣。

經典力學是適用于低速運動的物體還是適用于高速運動的物體呢？（適用于低速運動的物體）閱讀教材科學漫步部分，體會時間和空間是什么？

2、從宏觀到微觀

請同學們閱讀教材“從宏觀到微觀”部分，并說明經典力學是適用于宏觀物體還是微觀物體。（19世紀末到20世紀初，人們相繼發現了電子、質子、中子等微觀粒子，發現它們不僅具有粒子性，面且具有波動性，它們的運動規律不能用經典力學描述。）

20世紀20年代，建立了量子力學，它能夠正確地描述微觀粒子運動的規律性，并在現代科學技術中發揮了重要作用。

經典力學一般不適用于微觀粒子。相對論和量子力學的出現，是否表示經典力學失去了意義？（相對論和量子力學的出現，說明人類對自然界的認識更加廣泛和深入，而不表示經典力學失去了意義，它只是使人們認識到經典力學有它的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動，只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。）

3、從弱引力到強引力

請同學們閱讀教材“從弱引力到強引力”部分，并回答問題：何為弱引力？何為強引力？（萬有引力屬于弱引力，利用萬有引力定律可以解釋天體的運動，并預言和發現了海王星和冥王星，首次把天上的星體運動規律與地面物體的運動規律統一起來。）

愛因斯坦引力理論表明，當天體半徑減小到一定程度時(太陽的引力半徑為3 km，地球的引力半徑為1 m)，天體間的引力就趨于無窮大。討論與交流

（1）實際的天文觀測，行星的運行軌道并不是嚴格閉合的，它們的近日點在不斷地旋進，經典力學的解釋令人滿意嗎？（用什么理論來圓滿地進行了解釋？按牛頓的萬有引力定律推算，行星的運動應該是一些橢圓或圓，行星沿著這些橢圓或圓做周期性運動，與實際觀測結果不符，經典力學也能作出一些解釋，但是，水星旋進的實際觀測值比經典力學的預言值多，經典力學的解釋不能令人滿意。）

愛因斯坦根據廣義相對論計算出水星近日點的旋進還應有43’的附加值，同時還預言了光線在經過大質量的星體附近時，如經過太陽附近時會發生偏轉現象，并且都被觀測證實。（2）何為天體的引力半徑？

假定一個球形天體的質量不變，并通過壓縮減小它的半徑，天體表面上的引力將會增加，當引力趨于無窮大時，被壓縮天體半徑接近的值——“引力半徑”。

只要天體的實際半徑遠大于它們的引力半徑，那么愛因斯坦和牛頓的理論計算出的力的差異并不很大，但當天體的實際半徑接近引力半徑時，這種差異將急劇增大，這就是說，在強引力的情況下，牛頓的萬有引力理論將不再適用。

對于這樣的科學發展過程，英國劇作家蕭伯納曾詼諧地說，‘科學總是從正確走向錯誤”這種調佩倒也不失為一種幽默的表述。

（3）歷史上的科學成就與新的科學成就的關系是什么? 歷史上的科學成就不會被新的科學成就所否定，而是作為某些條件下的局部情形，被包括在新的科學成就之中，如：當物體的速度遠小于光速c(3X108m／s)時，相對論與經典理論的結論沒有區別；當另一個重要常數即“普朗克常數”h(6．63X10-34J·s)可以忽略不計時，量子力學和經典力學的結論沒有區別，相對論和量子力學都沒有否定過去的科學，面只認為過去的科學是自己在一定條件下的特殊情形。

實例探究

例1：以牛頓運動定律為基礎的經典力學，在科學研究和生產技術中有哪些應用？

參考答案：經典力學在科學研究和生產技術中有廣泛的應用，經典力學與天文學相結合建立了天體力學；經典力學和工程實際相結合，建立了應用力學，如水利學，材料力學、結構力學等。從地面上各種物體的運動到天體的運動：從大氣的流動到地殼的變動：從攔柯筑壩、修建橋梁到設計各種機械；從自行車到汽車、火車、飛機等現代交通工具的運動，從投出籃球到發射導彈、衛星、宇宙飛船等等，所有這些都服從經典力學規律。

例2：以牛頓運動定律為基礎的經典力學的適用范圍是什么？

參考答案：經典力學只適用于解決低速運動問題，不能用來處理高速運動問題，經典力學只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子：經典力學只適用于解決弱引力問題，不能用來處理強引力問題。

課堂訓練

（1）20世紀初，著名物理學家愛因斯坦提出了

，改變了經典力學的一些結論，在經典力學中，物體的質量是

的，而相對論指出質量隨著速度變化而

。（2）20世紀初期，建立了

，它能夠正確地描述微觀粒子的運動規律。

（3）經典力學只適用于解決

問題，不能用來處理——問題，經典力學只適用于物體，一般不適用于。

（4）微觀粒子的運動不僅具有

性．同時具有波動性．它們的運動規律很多情況下不能用經典力學來說明．要增強正確描述微觀粒子的運動規律，需要用。

（5）牛頓運動規律只適用于

物體的運動，狹義相對論闡述物體在以

的速度運動時所遵從的規律。

參考答案

（1）狹義相對論

固定不變

變化

（2）量子力學

（3）低速運動

高速運動

宏觀

微觀粒子

（4）粒子

量子力學

（5）宏觀、低速

接近光速

小結

本節學習了經典力學的局限性：

（1）從低速到高速：在經典力學中，物體的質量m是不隨運動狀態改變的，而狹義相對論指出，質量要隨著物體的運動速度的增大而增大。即

（2）從宏觀到微觀：相對論和量子力學的出現，并不說明經典力學失去了意義，只說明它有一定的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。（3）從弱引力到強引力：相對論物理學與經典物理學的結論沒有區別．相對論與量子力學都沒有否定過去的科學，而只是認為科學在一定條件下有其特殊性，經典力學只適用于弱引力，不適用于強引力。

板書設計：

第六節

經典力學的局限性

1、從低速到高速

經典力學只適用于低速運動

2、從宏觀到微觀

經典力學只適用于宏觀物體

3、從弱引力到強引力

萬有引力定律只適用于弱引力

第四篇：高中物理必修一教案：4.4力學單位制

§4.4力學單位制

一、教材分析

在初中階段，物理量單位的學習是學生較為困惑的問題之一。前面關于1N的規定給學生的印象總好像是有些隨意。尤其是牛頓、帕斯卡、安培、伏特、焦耳、瓦特等單位的規定。使得學生感動物理太復雜。事實上，只有把單位制放在整個物理學框架中加以認識，并且知識有了一定的積累。經歷了充分的學習過程后才能體會物理量單位的命名和使用規則。體會到其中對一些單位進行規定的合理性和方便特征。

物理學單位中，有很少幾個基本物理量，它們的單位就是基本單位。在進行了這種選定之后，其它物理量的單位就是根據它的定義式，有所選擇的其他物理量的單位共同確定的。

國際單位制的建立和使用，不僅方便了國際間的交流，也逐漸成為科學研究中計算和運用的一種規范約束。中學生應該注意學習，逐步習慣，在記錄、表達和計算中規范使用。

二、教學目標

（一）知識與技能

1．了解什么是單位制，知道力學中的三個基本單位； 2．認識單位制在物理計算中的作用

（二）過程與方法

1．讓學生認識到統一單位的必要性．

2．使學生了解單位制的基本思想．

3．培養學生在計算中采用國際單位，從而使運算過程的書寫簡化． 4．通過學過的物理量了解單位的重要性，知道單位換算的方法．

（三）情感、態度與價值觀

1．使學生理解建立單位制的重要性，了解單位制的基本思想．

2．了解度量衡的統一對中國文化的發展所起的作用，培養學生的愛國主義情操． 3．讓學生了解單位制與促進世界文化的交流和科技的關系．

4．通過一些單位的規定方式，了解單位統一的重要性，并能運用單位制對計算過程或結果進行檢驗．

三、教學重點 難點

重點： 1．什么是基本單位，什么是導出單位． 2．力學中的三個基本單位．

3．單位制．

難點：

統一單位后，計算過程的正確書寫．

四、學情分析

在初中階段，物理量單位的學習是學生較為困惑的問題之一。上一節關于1N的規定使

學生感到困惑。通過單位制的學習，讓學生了解單位制、單位統一的重要性。

五、教學方法

探究、講授、討論、練習

六、課前準備

1．學生的學習準備：通過預習知道什么是單位制，知道力學中的三個基本單位；什么是導出單位，單位換算的方法。

2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內探究學案，課后延伸拓展學案。

3．教學環境的設計和布置。

七、課時安排：1課時

八、教學過程

（一）預習檢查、總結疑惑

檢查落實知道了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。

（二）情景導入、展示目標 展示張飛和姚明的圖片

師：大家都認識這兩個人吧．

生：認識，一個是張飛，一個是姚明．

師：那么大家知道他們的身高是多少呢? 生：《三國演義)上說張飛身高9尺．

師：按照現在的計算方法，張飛的身高應該是多少? 生：三尺是1 m，張飛的身高應該是3m．

師：姚明在當代應該是身高很高的人了，他的身高是多少?

生：2．26m．看起來張飛要比姚明高很多，打籃球一定挺厲害．

師：并不是張飛比姚明高，而是古代的尺和現代的尺不一樣．在我國有“伸掌為尺”的說法，我國三國時期(公元3世紀初)王肅編的《孔子家語》一書中記載有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知尋．”兩臂伸開長八尺，就是一尋；從秦朝(約公元前221年)至清末(約公元1911年)的2 000多年間，我國的“尺”竟由1尺相當于0．230 9m到0．355 8m的變化，其差別相當懸殊．

師：大家如果經常看NBA介紹時會發現姚明的身高并不是說成2．26m，而是怎樣介紹的呢?

生：我記得好像是幾英尺幾英寸，具體數值記不清了．

師：1英尺等于0．304 8m，1英寸為2．54 cm．大家如果不記得的話可以重新計算一下，也可以計算一下自己的身高是多少．大家知道尺和英尺是怎樣來得嗎? 生：不知道． 多媒體介紹

．

在古代，人們常用身體的某些器官或部位的尺度作為計量單位．在遙遠的古埃及時代，人們用中指來衡量人體的身長，認為健美的人身長應該是中指長度的19倍．各個國家，地區以及各個歷史時期，都有各自的計量單位．僅以長度為例，歐洲曾以手掌的寬度或長度作為長度的計量單位，稱為掌尺．在英國，1掌尺相當于7．62 cm而在荷蘭，1掌尺卻相當于10cm．英尺是8世紀英王的腳長，1英尺等于0.304 8 m．10世紀時英王埃德加把自

己大拇指關節間的距離定為1英寸．1英寸為2．54cm．這位君王又別出心裁，想出了“碼”這樣

一個長度單位．他把從啟己的鼻尖到伸開手臂中指末端的距離——91 cm，定為1碼．到了1101年，亨利一世在法律上認定了這一度量單位，此后，“碼”便成為英國的主要長度單位，一直沿用了1 000多年．在我國亦有“伸掌為尺”的說法．我國三國時期(公元3世紀初)王肅編的《孔子家語》一書中記載有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知尋．”兩臂伸開長八尼，就是一尋；從秦朝(約公元前221年)至清末(約公元1911年)的2 000多年間，我國的“尺”竟由1尺相當于0．230 9 m到0.355 8m的變化，其差別相當懸殊． 多媒體展示學習目標，強調重難點。

（三）合作探究、精講點撥

[討論與交流] 單位的不統一會造成什么樣的困難?

(自學總結)(投影問題)1．什么是基本量，什么是基本單位?力學中的基本單位都有哪些，分別對應什么物理量? 2．什么是導出單位?你學過的物理量中哪些是導出單位?借助物理公式來推導． 3．什么是國際單位制?國際單位制中的基本單位共有幾個?它們分別是什么?對應什么物理量? 注：在這個過程中，老師可以巡回指導學生自己總結，并幫助水平較差的同學進行總結．這個過程大約持續10min左右．然后讓學生回答所提出的問題并鞏固補充學生掌握的知識．

師：請同學們回答剛才這幾個問題．1．什么是基本量，什么是基本單位?力學中的基本單位都有哪些，分別對應什么物理量? 生1：選定幾個物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關系推導出其他物理量的單位，這些被選定的物理量叫做基本量，它們的單位叫做基本單位．

生2：力學中的基本量有長度、質量和時間．它們的單位分別是米、千克和秒． 師：2．什么是導出單位?你學過的物理量中哪些是導出單位?借助物理公式來推導．

生1：由基本量根據物理關系推導出來的其他物理量的單位，叫做導出單位．

生2：我們學過的導出單位很多，比如加速度的單位m／s2，它可以根據公式a＝△v/t來進行推導．密度的單位是kg／m3，可以根據密度的計算公式:p＝m/v進行推導．

師：我們學過的力的單位牛頓是不是基本單位呢? 生：不是，牛頓也是一個導出單位．根據牛頓第二定律F＝ma，可得力的單位應該與質量的單位和加速度的單位有關．1 N＝1 kg·m／s2．

師：第三個問題：什么是國際單位制?國際單位制中的基本單位共有幾個?它們分別是什么?對應什么物理量?大家設計一個表格來回答這個問題．

生：國際計量委員會在1960年在第11屆國際計量大會上制訂了一種國際通用的、包括一切計量領域的單位制，叫做國際單位制．簡稱SI．

物理量的名稱

單位名稱

長度

質量

時間

單位符號

米

m

千克(公斤)

kg

秒

s

電流

安(培)

A

熱力學溫度

開(爾文)

K

物質的量

摩(爾)

mol

發光強度

坎(德拉)

cd(例)一個原來靜止的物體，質量是7kg，在14N的恒力作用下，5s末的速度是多大?5s內通過的位移是多少?

（四）反思總結、當堂檢測

通過本節課的學習，我們知道了什么是基本單位，什么是導出單位，什么是單位制，知道了力學中的三個基本單位以及統一單位后，解題過程的正確書寫方法．

【當堂檢測】1．一個原來靜止在光滑水平面上的物體，質量是20kg，在兩個大小都是50N且互成120°角的水平外力作用下，3 s末物體的速度是多大?3 s內物體的位移是多少? 2．現有下列物理量或單位，按下面的要求選擇填空：

A.密度

B．米／秒

巴牛頓

D．加速度

巳質量

F．秒

G．厘米

H．長度

I．時間

J.千克

(1)屬于物理量的是——(填前面的字母)．

(2)在國際單位制中，作為基本單位的物理量有

．

(3)在國際單位制中基本單位是——，屬于導出單位的是——·

答案：(1)ADEHI(2)EHI(3)FJ BC

解析：要分清物理量和物理單位、基本單位和導出單位．

說明：本題容易把物理量和單位制混淆．

教師組織學生反思總結本節課的主要內容，并進行當堂檢測。

（五）發導學案、布置預習

布置下節課的預習作業，并對本節課鞏固提高。板書設計

九、板書設計

力學單位制

（?1）選定的幾個物理量的基本單位?（?2）力學中的基本單位：單位制（?1）由基本單位和物理公?導出單位（?2）在計算時，一般用國??計算中不必一一寫出各單位長度；質量；時間式推導出來的物理量的際單位制，量的單位單位

第五篇：高中物理新課標人教版必修2優秀教案： 經典力學的局限性

經典力學的局限性

整體設計

牛頓運動定律和萬有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊領域，包括天體力學的研究中，經受了實踐的檢驗，取得了巨大的成就.但是，像一切科學一樣，經典力學也有自己的局限性.當物體的運動速度遠小于真空中的光速時，經典力學完全適用.20世紀初，著名物理學家愛因斯坦建立了狹義相對論.狹義相對論闡述物體在以接近光的速度運動時所遵從的規律，它得出了一些不同于經典力學的觀念和結論.經典力學不適用于高速運動問題，并且經典力學對微觀粒子的運動也束手無策.量子力學能夠正確描述微觀粒子運動的規律性，并在現代科技中發揮了重要作用.經典力學的適用范圍：低速、宏觀物體的運動；量子力學的研究對象：高速、微觀物體的運動.本節從低速與高速、宏觀與微觀、弱引力到強引力三個方面介紹了經典力學的局限性.這三個方面的具體內容都不要求學生掌握，但是學過本節之后，學生會知道盡管前面已經體會到了萬有引力的輝煌成就，但它沒有窮盡一切真理，在新的領域還有新的規律等待我們去發現，文中“未完成的交響曲”“相對論和量子力學是哪一種廣泛的理論的特殊情形呢？我們現在還不知道……”，這些內容安排的著眼點都在情感態度與價值觀方面的教育功能.從低速到高速的討論中，教材提到經典力學的相對運動問題，建議在此之前做一定的補充講解.“科學漫步”的“時間與空間”并沒有講清時間與空間的問題，只是提出問題，激勵學生未來的探索，它的目的同樣在于情感態度與價值觀的教育功能.教學重點

了解經典力學的局限性.教學難點

了解相對論、量子力學與經典力學的關系.課時安排

1課時 三維目標 知識與技能

1.知道以牛頓運動定律為基礎的經典力學的適用范圍.2.知道相對論、量子力學和經典力學的關系.過程與方法

經歷科學家建立相對論和量子論的思維探索過程，認識科學思維的意義.情感態度與價值觀

1.了解科學理論的相對性，知道科學理論發展過程的繼承與摒棄.2.通過時間與空間的問題，激勵學生對未來的探索.教學過程

導入新課 情景導入

情境1 《原理》將成為一座永垂不朽的深邃智慧的紀念碑，它向我們揭示了最偉大的宇宙定律.這部著作是高于人類一切其他思想產物的杰作，這個簡單而普遍的定律的發現，因為它囊括對象之巨大和多樣性，給予人類智慧以光榮.——

18、19世紀法國著名天文學家和天體力學家拉普拉斯

問題：1.在經典力學和狹義相對論中，物體的質量有何不同？ 2.狹義相對論中物體的質量表達式是怎樣的？

3.在經典力學和狹義相對論中，位移和時間的測量在不同參考系中有何區別？ 學生帶著問題閱讀課文，分組討論、歸納.明確：1.在經典力學中，物體的質量不隨運動狀態而改變，而在狹義相對論中，質量要隨著物體運動速度的增大而增大.2.m=m01?vc22.m0:物體靜止時的質量，m:物體速度為v時的質量，c是真空中的光速.3.在經典力學中，同一過程的位移和時間的測量在不同參考系中是相同的；在狹義相對論中，同一過程的位移和時間的測量在不同參考系中是不同的.例1 如果真空中的光速為c=3.0×108 m/s,當一個物體的運動速度為v1=2.4×108 m/s時，質量為3 kg.當它的速度為1.8×108 m/s時，質量為多少？ 解答：根據狹義相對論，m=

m01?vc22,由題意知：

m1=m01?(v12)c,m2=

m01?(v22)c, 所以m1?m22v21?2cv121?2c4439?5?,所以m2=m1?kg=2.25 kg.33445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，牛頓站在巨人的肩膀上，創立了經典力學，揭示了包括行星在內的宏觀物體的運動規律；愛因斯坦既批判了牛頓力學的不足，又進一步發展了牛頓的經典力學，創立了相對論.這說明（）

①世界無限廣大，人不可能認識世界，只能認識世界的一部分

②人的意識具有能動性，能夠正確地反映客觀世界

③人對世界的每一個正確認識都有局限性，需要發展和深化

④每一個認識都可能被后人推翻，人不可能獲得正確的認識

A.①②③④

B.①②③

C.①③④

D.②③

解答：發現總是來自于認識過程，觀點總是為解釋發現而提出的.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.任何一個人對客觀世界的認識都要受當時的客觀條件和科學水平的制約，所以所形成的“正確理解”都有一定的局限性.愛因斯坦的相對論理論是對牛頓力學的理論的發展和深化，但也有人正在向愛因斯坦理論挑戰.所以正確選項為D.課堂訓練

1.一個粒子，原來靜止時對應的質量為m0.則：（1）當這個粒子的速度為3×107 m/s時，它增大的質量占原來質量的百分比是多少？（2）當這個粒子的速度為2.4×108 m/s時，它增大的質量占原來質量的百分比又是多少？ 答案：(1)0.5%(2)66.7%

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，人們應當__________.解析：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，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人們只有不斷擴展自己的認識，才能掌握更廣闊領域內的不同事物的本質與規律；新的科學誕生并不意味著對原來科學的全盤否定，只能認為過去的科學是新的科學在一定條件下的特殊情形.答案：低速運動

高速

宏觀

微觀

局限性

不斷擴展認識，在更廣闊的領域內掌握不同事物的本質與規律 課堂訓練

1.19世紀末和20世紀初以來，物理學的研究深入到__________，發現__________、__________、__________等微觀粒子不僅有__________，而且有__________，它們的運動規律不能用經典力學來說明.答案：微觀世界

電子

質子

中子

粒子性

波動性 2.對于經典力學理論，下列說法中正確的是（）

A.經典力學是物理學和天文學的基礎，也是現代工程技術的理論基礎

B.經典力學的理論體系是經過幾代科學家長期的探索，歷經曲折才建立起來的 C.經典力學具有豐富的理論成果，也建立了實證科學的方法體系 D.當物體運動速度很大（v→c）、引力很強、活動空間很小（微觀）時，經典力學理論所得的結果與實際結果之間出現了較大的偏差 答案：ABCD 3.以下說法正確的是（）

A.在經典力學中，物體的質量不隨運動狀態而改變，在狹義相對論中，物體的質量也不隨運動狀態而改變

B.在經典力學中，物體的質量隨物體運動速度增大而減小，在狹義相對論中，物體的質量隨物體速度的增大而增大

C.在經典力學中，物體的質量是不變的，在狹義相對論中，物體的質量隨物體速度增大而增大 D.上述說法都是錯誤的 答案：C

4.關于經典力學和量子力學，下列說法中正確的是（）

A.不論是對宏觀物體，還是微觀粒子，經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；經典力學適用于微觀粒子的運動 C.經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 答案：C 課堂小結

通過對萬有引力定律的學習，我們了解了萬有引力定律的輝煌成就，但是通過本節的學習，我們又了解到它并沒有窮盡一切真理，在新的領域還有新的規律等待我們去發現.在本節的學習過程中，我們從三個方面體會經典力學的局限性：①從低速到高速；②從宏觀到微觀；③從弱引力到強引力.布置作業

1.閱讀教材科學足跡中牛頓的科學生涯.2.從網上查閱有關經典力學、量子力學、相對論的資料.板書設計