2019-2020学年高中物理 第五章 经典力学的成就与局限性 1 经典
力学的成就与局限性教案2 教科版必修2
教学过程
1、 引入新课 2、 新课教学
①经典力学的发展历程：
a、 力学体系得以建立的原因：一是生产需要的推动；二是科学自身发展的要求；三
是因为力学研究的对象最简单，它抛开物体的物理、化学性质，只把它作为一个有质量的实体来看待，研究物体间的作用及在这一作用下物体运动状态的变化规律；四是有一系列科学家为牛顿力学的建立打下了重要的科学基础，特别是伽利略发现了惯性定律和重力作用下的匀加速运动，奠定了牛顿第一定律和第二定律的基本思想，开普勒发现了行星运动三定律，为万有引力定律奠定基础。
b、 力学发展的三个阶段：第一阶段是在伽利略、牛顿时代之前，人们对力学现象的
研究大多直接反映在技术之中或完全融合在哲学之内，物理学就整体而言还没有成为独立的科学；第二阶段是从伽利略到牛顿，是经典力学从基本要领、基本定律到建成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学打下重要基础。如伽利略、笛卡儿对惯性的研究，惠更斯对碰撞问题的研究，开普勒对天体运动的研究等；第三阶段是牛顿之后经典力学的新发展，后人对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。
c、 科学研究方法的发展：亚里士多德、伽利略、牛顿的科学研究方法比较：
注：引导学生应该在历史背景下客观评价科学家的贡献和科学发展，知道历史的发展有承接过程，科学的发展也一样，辩证地认识科学家所犯下的科学错误和所做出的历史贡献。学生对这三位物理学家已经有相当的了解，可以让他们先做一些交流或介绍。
科学家 简介 方法论 以人的感觉经和逻辑理性来研究物体的运动 意义 开辟了探索自然界奥秘的一条新路---观察 科学成就 提出力的合成概念，创建了视觉、色彩视觉和虹等原始学说，尝试从物质本身来说明自然，把科学从宗教和神话中解放出来，推断地球是一个球体 建立了摆的定律、惯性定律、自由落体定律，提出伽利略相对性原理，奠定了牛顿第一定律和第二定律的基本思想和经典力学的基础，他的工作使物理学成为独立的知识体系并从哲学中分化出来 澄清了力和运动的观念，总结出万有引力定律和牛顿运动三定律，建立起完整的经典力学体系，从伽利略时代以来一个世纪的物理学工作，在牛顿 世界古代亚里士多史上最伟大德的古希腊哲Aristotle 学家、科学384-322 家和教育家 意大利物理学家，开伽利略创近代自然Galilei 科学研究方1564-1642 法的第一位学者 英国科学牛顿家，17世纪Newton 最伟大的科1642-1727 学世匠 观察提问、合理假设、数学变换、实验验证 提出了新的研究方法---数学推理和科学实验 重在分析与综合、归纳与演绎，强调论证要用实验验证 更为深刻地实现了科学方法的丰富、发展与变革 手里得到了综合 ②经典力学的伟大成就： a：把人类对整个自然办的认识推进到一个新水平，牛顿把天上运动和地上运动统一起来，实现了天上力学和地上力学的综合，从力学上证明了自然界的统一性，这是人类认识自然历史的第一次大飞跃和理论大综合，它开辟了一个新时代，并对学科发展的进程以及后代科学家们的遮蔽 生了极其深刻的影响。（结合学生已学过的运动学动力学情况介绍）
b：经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本特征，这标志着近代理论自然科学的诞生，也成为其他各门自然科学的典范。牛顿运用归纳与演绎、综合与分析的方法极其明晰地得出了完善的力学体系，被后人称为科学美的典范，显示出物理学家在研究物理时，都倾向于选择和谐与自洽的体系，追求最简洁、最理想的形式。 C：经典力学的建立对自然科学和科技的发展、社会进步具有深远影响。一是科学的研究方法推广应用到物理学的各个分支学科上，对经典物理学的建立意义重大；二是经典力学与其他基础科学相结合产生了许多交叉学科，促进了自然科学的进一步发展。三是经典力学在科学技术上有广泛的应用，促进了社会文明的发展。 ③经典力学的适用范围和局限性： a：经典力学的应用受到物体运动速率的限制，当物体运动的速率接近真空中的光速时，经典力学的许多观念将发生重大变化。如经典力学中认为物体的质量不仅不变，并且与物体的速度或能量无关，但相对论研究则表明，物体的质量将随着运动速率的增加而增大，物体的质量和能量之间存在着密切的联系。但当物体运动的速度远小于真空中的光速时，经典力学仍然适用。
b：牛顿运动定律不适用于微观领域中物质结构和能量不连续现象。19世纪和20世纪
之交，物理学的三大发现，即X射线的发现、电子的发现和放射性的发现，使物理学的研究由宏观领域进入微观领域，特别是20世纪初量子力学的建立，出现了与经典观念不同的新观念。例如：量子力学的研究表明，微观粒子既表现为粒子性又表现为波动性，粒子的能量等物理量只能取分立的数值，粒子的速度和位置具有不确定性，粒子的状态只能用粒子在空间出现的概率来描述等。但量子力学的建立并不是对经典力学的否定，对于宏观物体的运动，量子现象并不显著，经典力学依然适用。
现代物理学的发展，并没有使经典力学失去存在的价值，只是拓宽了人们的视野，经典力学仍将在它适用的范围内大放异彩。 五：课堂小结：
1． 经典力学的发展历程（建立原因、三个阶段、思想方法） 2． 经典力学的伟大成就（理论体系、研究方法、分支发展） 3． 经典力学的局限性和适用范围（宏观、低速） 六：作业
收集资料，了解相对论的基本观点，简单比较经典时空观和相对论时空观的要点
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