7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性（表格式）

课题 7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 教材 章节 必修二第七章第五节 课型 新授课 授课 时间 授课 地点 教 材 分 析 本节的地位和作用： 本节课是人教版高中物理必修二第七章第5节，本节是学习完经典力学以后所做的介绍性质内容，它可以拓展学生的知识面、展示科学探究的无限可能，建立科学思想、科学的思维方法，培养科学精神，在情感、态度与价值观方面发挥应有的教育功能。 教材内容分析： 本节教材先介绍高速运动的物体运动时牛顿力学体系不成立，并给出了质量随速度变化关系。接下来介绍从宏观到微观的变化，介绍了量子化现象。最后介绍从弱力到强力，广义相对论的基础。把这么多内容安排到一节重点不在对相对论和量子力学知道多少，而在于让学生体会任何科学都有局限性，并不是牛顿力学过时了，要理解各自成立的条件。 学 情 分 析 学生已经学习过经典力学的理论和时空观，听说过相对论和量子力学。对本节的知识有一定的了解，对这部分内容也充满了兴趣。但是由于相对论时空观和量子化现象内容十分抽象，学生们在实际生活中没有接触过，所以对于学生来说，本节课的内容是比较难理解的。 教 学 目 标 物理观念： 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。 3．通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。 科学思维： 通过阅读夹体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的。 科学态度与责任： 通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。 重 点 与 难 点 重点： 了解经典力学的局限性 难点： 了解相对论、量子力学与经典力学的关系 教 学 方 法 讲授法、谈话法、练习法 教 学 用 具 传统教室 教 学 过 程 教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图 知识回顾 带领学生回顾牛顿运动定律和万有引力定律。 回顾牛顿运动定律和万有引力定律。 本节课要讨论相对论时空观与牛顿力学的局限性，需要运用到这部分知识。 新课引入 经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是科学史上最伟大的定律之一。 通过前面的学习，我们知道从天体的运动到地面上的各种物体的运动，从大气的流动到地壳的变动，所有这些都服从经典力学规律。那么，是不是任何情境下都遵从经典力学的规律呢 思考老师提出的问题。 通过问题引发学生的思考从而引起学生学习的兴趣。 新课讲授 一、牛顿力学时空观 1、牛顿力学时空观 时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。 在牛顿力学时空观里，时间像一条看不见的“长河”，均匀地自行流逝着，空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其运动。 思考1：若河中的水以相对于岸的速度v水流动，河中的船以相对水的速度v舟顺流运动，则船相对岸的速度是多少？ v=v水+v舟 思考2：设想人类可以利用飞船以0.2c的速度进行星际航行。若飞船向正前方的某一星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光的速度是多少？ 不是1.2c，还是c。 问题的答案似乎应为1.2c，然而，事实并非如此！因为经典力学不再适用。经典力学只适用于解决低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，要解决这一问题就需要用到相对论时空观。 解牛顿力学时空观，并思考两个问题。 认识到经典力学的局限性，并开始学习相对论时空观。 通过两个问题，让学生发现经典力学在这两个问题中不再适用。从而引出相对论时空观。 新课讲授 二、相对论时空观 引导学生思考课本上的问题： 19世纪，英国物理学家 ... ...