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1、2022年高一物理 第三章 牛頓運算定律 牛頓運動定律的適用范圍 第一課時 9
●教學目標
一、知識目標
1.知道牛頓運動定律的適用范圍.
2.了解經(jīng)典力學在科學研究和生產(chǎn)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間的變化.
二、能力目標
培養(yǎng)學生的自學能力和分析概括能力.
三、德育目標
通過對牛頓運動定律適用范圍的討論，使學生知道物理中的結論和規(guī)律一般都有其適用范圍.
●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
閱讀法、歸納法、講練法.
●
2、教學用具
投影儀、投影片.
●課時安排
1課時
●教學過程
［用投影片出示本節(jié)課的學習目標］
1.知道經(jīng)典力學在科學研究和生產(chǎn)技術中的廣泛應用.
2.知道牛頓運動定律的適用范圍.
3.了解質量和速度之間的關系.
●學習目標完成過程
一、導入新課
［教師］這一章中我們學習了牛頓的哪些定律，其內容各是什么？
［學生］我們學習了牛頓的三條運動定律.
第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.
第二定律：物體的加速度跟所受的合力成正比，跟物體的質量成反比，加速度方向跟合力方向相同.
第三定律：兩個物體
3、之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在一條直線上.
［教師］這些定律是否在任何條件下都是成立的呢？
［學生］不是.
［教師］在什么情況下就不再成立了呢？
［學生］在非慣性系中牛頓運動定律就不再成立了.
［教師］不成立是不是說就不再適用了?
［學生］不是.
［教師］怎么樣做就可以適用了?
［學生］增加一個假設的、大于等于ma、方向與加速度相反的慣性力后仍可適用.
［教師］那么，是不是說在任何情況下，牛頓運動定律都適用呢？本節(jié)我們一起來學習這一內容.
二、新課教學
（一）經(jīng)典力學的成就
［教師］請同學們閱讀課文第一自然段，閱讀時考慮下列
4、問題：
用投影片出示
1.經(jīng)典力學和天文學相結合，建立了天體力學.試舉例說明經(jīng)典力學在這方面的應用.
2.經(jīng)典力學和工程實際相結合，建立了應用力學.試舉例說明經(jīng)典力學在這方面的應用.
3.這些領域內的物體有何共同點？
［學生甲］晝夜交換、四季變換、天體運動等天體的運動規(guī)律都遵循經(jīng)典力學.
［學生乙］攔河筑壩、修建橋梁、機械設計等實際應用技術也都服從經(jīng)典力學的規(guī)律.
［學生丙］這些領域內的物體有兩個共同的特點：①這些物體都比較大，屬宏觀物體.
②這些物體的運動都比較慢，屬低速運動.
［教師總結］自從17世紀以來，以牛頓定律為基礎的經(jīng)典力學不斷發(fā)展，在科學研究和生產(chǎn)技
5、術中得到廣泛的應用，為社會的發(fā)展做出了巨大的貢獻.但隨著科學技術的發(fā)展，牛頓運動定律越來越體現(xiàn)出了它的局限性.下面我們來討論這一問題.
（二）牛頓運動定律的適用范圍
［教師］請同學們閱讀課文的二、三、四自然段，同時考慮下列問題：
用投影片出示
1.牛頓運動定律在哪些領域不能適用？
2.為什么牛頓運動定律在這些方面不能再適用了？
3.牛頓運動定律的適用范圍是什么？
［學生A］牛頓運動定律在微觀領域和高速運動領域不再適用.
［學生B］因為微觀粒子（如電子、質子、中子）在運動時不僅具有粒子性，而且還具有波動性，經(jīng)典力學不能說明這種現(xiàn)象，所以它不再適用，同時在高速運動領
6、域，由于物體運動速度太快，要導致質量發(fā)生變化，而經(jīng)典力學認為質量是不變的，所以經(jīng)典力學在高速運動領域內也不再適用.
［學生C］從上面分析知：牛頓運動定律的適用范圍是：宏觀物體，低速運動.
［教師總結］從上面討論可知，牛頓運動定律在微觀領域、高速運動的情況下不再適用.那么對這些領域的問題又應如何研究呢？下面給大家簡單介紹一些近代物理知識.
（三）從經(jīng)典力學到相對論的發(fā)展
以牛頓運動定律為基礎的經(jīng)典力學中，空間間隔（長度）s、時間t和質量m這三個物理量都與物體的運動速度無關.一根尺靜止時這樣長，當它運動時還是這樣長；一分鐘不論處于靜止狀態(tài)還是處于運動狀態(tài)，其快慢保持不變；一個物體靜止
7、時的質量和運動時的質量一樣.這就是經(jīng)典力學的絕對時空觀.
到了19世紀末，面對高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，經(jīng)典力學遇到了困難.在新事物面前，愛因斯坦打破了傳統(tǒng)的時空觀，于1905年發(fā)表了題為《論運動物體的電動力學》的論文，提出了狹義相對性原理和光速不變原理，創(chuàng)建了狹義相對論.狹義相對論指出：長度、時間和質量都是隨物體的運動速度而變化的.長度、時間和質量隨速度的變化關系可以用下列方程表達式：
l=l0（通稱尺縮效應）
t= (鐘慢效應）
m=(質—速效應)
上式中，各式里的v都是物體的運動速度，c是真空中的光速，l0和l分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中沿速度方向測得的物體的長度；
8、t和t0分別為在相對靜止和運動的系統(tǒng)中測得的時間；m0和m分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中測得的物體質量.
但是，當宏觀物體的運動速度遠小于光速時（v《c)，則上面的一些結果就變?yōu)閘≈l0,t≈t0,m≈m0,因而對于宏觀低速運動的物體，使用牛頓定律來處理問題，還是足夠精確的.
繼狹義相對論之后，1915年愛因斯坦又建立了廣義相對論，指出空間——時間不可能離開物質而獨立存在，空間的結構和性質取決于物質的分布，使人類對于時間、空間和引力現(xiàn)象的認識大大深化了.“狹義相對論”和“廣義相對論”統(tǒng)稱為相對論.
三、小結
通過本節(jié)課的學習，我們知道了牛頓運動定律只適用低速運動的宏觀物體，但是這并不意味著牛頓運動定律失去了它的意義.
四、作業(yè)
1.課本P69習題（4）（5）（6）.
2.補充題
閱讀課文并復習本章內容.
五、板書設計
2022年高一物理 第三章 牛頓運算定律 牛頓運動定律的適用范圍 第一課時 9
