高中物理新课标人教版必修2优秀教案：经典力学的局限性6页

6 经典力学的局限性
整体设计
牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究
中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就.但是，像一切科学一样，经典力学也有自己的局
限性.当物体的运动速度远小于真空中的光速时，经典力学完全适用.20 世纪初，著名物理学家
爱因斯坦建立了狭义相对论.狭义相对论阐述物体在以接近光的速度运动时所遵从的规律，它
得出了一些不同于经典力学的观念和结论.经典力学不适用于高速运动问题，并且经典力学对
微观粒子的运动也束手无策.量子力学能够正确描述微观粒子运动的规律性，并在现代科技中
发挥了重要作用.经典力学的适用范围：低速、宏观物体的运动；量子力学的研究对象：高速、
微观物体的运动.
本节从低速与高速、宏观与微观、弱引力到强引力三个方面介绍了经典力学的局限性.这
三个方面的具体内容都不要求学生掌握，但是学过本节之后，学生会知道尽管前面已经体会
到了万有引力的辉煌成就，但它没有穷尽一切真理，在新的领域还有新的规律等待我们去发
现，文中“未完成的交响曲”“相对论和量子力学是哪一种广泛的理论的特殊情形呢？我们现在
还不知道……”，这些内容安排的着眼点都在情感态度与价值观方面的教育功能.
从低速到高速的讨论中，教材提到经典力学的相对运动问题，建议在此之前做一定的补
充讲解.
“科学漫步”的“时间与空间”并没有讲清时间与空间的问题，只是提出问题，激励学生未来
的探索，它的目的同样在于情感态度与价值观的教育功能.
教学重点
了解经典力学的局限性.
教学难点
了解相对论、量子力学与经典力学的关系.
课时安排
1 课时
三维目标
知识与技能
1.知道以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围.
2.知道相对论、量子力学和经典力学的关系.
过程与方法
经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程，认识科学思维的意义.
情感态度与价值观
1.了解科学理论的相对性，知道科学理论发展过程的继承与摒弃.
2.通过时间与空间的问题，激励学生对未来的探索.
教学过程
导入新课
情景导入
情境 1 《原理》将成为一座永垂不朽的深邃智慧的纪念碑，它向我们揭示了最伟大的宇宙定
律.这部著作是高于人类一切其他思想产物的杰作，这个简单而普遍的定律的发现，因为它囊
括对象之巨大和多样性，给予人类智慧以光荣.
——18、19 世纪法国著名天文学家和天体力学家拉普拉斯


拉普拉斯 威廉·汤姆生
情境 2 “科学大厦已经基本建成”，“后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了.”“在物
理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的令人不安的乌云.”
——19 世纪著名的英国物理学家威廉·汤姆生踌躇满志地宣告
情境 3 牛顿啊，请原谅我！你所发现的道路，在你那个时代，是一位具有最高思维能力和创
造力的人所能发现的唯一的道路.你所创造的概念，甚至今天仍然指导着我们的物理学思想，
虽然我们现在知道，如果要更加深入地理解各种联系，那就必须用另外一些离直接经验领域
较远的概念来代替这些概念.
——爱因斯坦
情境 4 科学总是从正确走向错误.
——英国剧作家萧伯纳诙谐地说
以上名人名言，对你有何启示？
问题导入
假如你驾驶一辆时速为 100 km/h 的越野车，一位乘客以相对你 10 km/h 的速度用弹弓射
击前面的岩石，那么弹珠的实际速度就应该是 110 km/h.
可是，如果打开前车灯，按照常识，光速是 1.079 145×109 km/h，加上车的运动速度，光
的实际速度应该大于 1.079 145×109 km/h，可实际测量光速还是 1.079 145×109 km/h，为什么同
样的参考系光和实际物体得到的结果不同呢？学了本节内容后，你便知道其原因了.
推进新课
教师利用多媒体展示课件，使学生带着问题阅读课文，然后解决问题.
问题：经典力学的成就有哪些？
学生阅读课文，交流、讨论、回答.
总结：1.牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类对
自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞...