经典力学的局限性教案5_物理_必修2_人教版.doc

经典力学的局限性教学设计 教学分析 1 课标要求 1）通过实例，了解经典力学的发展历程和伟大成就，体会经典力学创立的价值与意义，认识经典力学的实用范围和局限性。 2）初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。 3）初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人类对于物质世界的认识。 2 学习对象分析 1) 学生的年龄特点和认知特点 的学生兴趣，他们的观察只停留在一些表面现象，学习者在学习本课之前应具备的基本知识和技能 3、 学习者在即将学习的内容前已经具备的水平。 1、学习资源 类型 内容 来源 狭义相对论引言 同时的相对性 长度的收缩 时间膨胀 （2）工具 （3）专题学习网站√ 世界物理年专题报道/d/focus/physics_2005/index.shtml （4）多媒体资源库√ （5）案例库 （6）题库 （7）网络课程 （8）其它 2、学习策略（打√） （1）辅导策略√ （2）支架策略 （3）反思策略√ （4）建模策略 （1）真实情境 （2）问题性情境 √ （3）虚拟情境 √ （4）其它 4、学习环境选择（打√） （1）教室? （2）局域网 （3）城域网? （4）校园网???√?? （5）Internet?√ （6）其它??? √并填写相关内容） 类型 相应内容 （1）抛锚式√ （2）支架式 （3）随机进入式 （4）其它 2、协作学习设计（打√并填写相关内容） 类型 相应内容 （1）竞争 （2）伙伴 （3）协同√ （4）辩论 （5）角色扮演 （6）其它 教学(学习)过程(活动)设计 ? 在19世纪和20世纪之交，许多人陶醉于经典物理学的巨大成功之中，似乎完善的理论和技术的进步给人们这样一种感觉：物理学这座庄严雄伟、动人心弦的美丽殿堂已经建成了。 1900年，英国著名物理学家开尔文踌躇满志地宣告，在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。但是，就在这尽善尽美之中，也还是有一点小小的遗憾，用开尔文的话说，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。 这两朵乌云，指的就是当时物理学理论无法解释的两个实验，一个是迈克尔逊一莫雷实验，另一个是热辐射实验。正是这两朵小小的乌云，不久以后酿成了物理学中一场巨大变革。 对迈克尔逊—莫雷实验的解释及一系列有关的工作，把人们带人了一个以相对论为标志的高速运动世界。对热辐射实验的解释及一系列有关的工作，把人们带人了一个以量子论为标志的微观世界。 图6—1 以光速为标志的高速世界 与我们所熟悉的低速的宏观世界完全不同的另一个崭新的世界出现在我们的眼前。这崭新世界带来的新观念不但引发了20世纪科技领域以及思想领域的伟大革命，而且还将持久地影响人类文明的漫长进程。 图6—2 电子扫描显微镜下的原子世界 现代物理理论具有较深刻的内涵和更抽象的形式。让我们张开想像的翅膀，一起迈人这崭新的世界。 一 高速世界 1. 高速世界的两个基本原理 光速是目前我们所认知的物质的最大运动速度。如果人能够跑得像一束光那么快，他将会观测到什么现象与规律?我们所熟悉的是自己身边这个相对于光速而言的低速宏观世界的种种事物和现象，所知晓或掌握的许多物理概念及定律，都是在低速宏观的条件下得出来的。当物体以接近光速运动时，这些现象和规律是否会发生变化呢? 不懈的探索加上非凡的抽象思维能力，使爱因斯坦最终能够拨开物理学天空令人不安的第一朵乌云，提出了著名的相对论(relativity)，成为迄今人们认知并描述高速世界的最好的理论工具。 经典物理学家曾认为，宇宙空间充满着一种叫以太的物质，它绝对静止、密度极小(几乎为零)、硬度极大、完全透明并充斥于空间、渗透于一切物体。万有引力和电磁相互作用等的传递、光在真空中的传播等，都要通过以太来实现。真是如此的话，地球在以太海洋中自转、公转，一定会有以太风迎面扑来。因此，探索以太风的存在，确定地球和以太的相对运动，就成为19世纪后半叶物理学中的一个重要课题。 按照经典时空观的运动合成原理，在以20m／s的速度行驶的汽车上，有人以25m／s的速度将一物体抛出，在路边的观察者看来，如果他向前抛，那么被抛物体的速度应为两速度之和即45m／s；如果他向后抛，就应是两速度之差即5m／s(图6-3)。同样道理，若光相对于以太的速度为c，当地球以一定的速度v相对于以太运动时，静止在地球上的人观测到该光的速度为c′，那么此人测得向他迎面而来的光速为c′=c