高中物理1.行星的运动学案

湖北省咸宁市鄂南高级中学 人教版高中物理必修二 第6.7《行星的运动》导学案

【学习目标】

（1）了解经典力学的发展历程和伟大成就。

（2）认识经典力学的局限性和适用范围。

【知识链接】

（1）学生阅读课文、课下上网查阅有关牛顿、爱因斯坦、霍金等科学家的资料。

（2）学生完成下列几填空。

1、牛顿运动定律和万有引力定律在_____________的广阔领域，包括____________的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就。

2、_______________________建立了相对论。

3、在相对论中，质量随着物体运动的速度的增大而增大，满足:

_________________________________________;

4、电子、质子、中子等微观粒子不仅具有_________性，同时具有_____________性，_____________力学能够正确地描述微观粒子的运动规律性。

5、经典力学的适用范围和局限性为：

（1） 经典力学只适用于______运动，不适用于_______运动。

( 2 )  经典力学只适用于_______世界，不适用于_______世界。

( 3)  经典力学只适用于_________力,  不适用于_______ 力。

【学习过程】

一．请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题

1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。

2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。

3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。

4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？

5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”？

二．从经典力学到相对论的发展

以牛顿运动定律为基础的经典力学中，空间间隔（长度）s、时间t和质量m这三个物理量都与物体的运动速度无关。一根尺子静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分钟不论处于静止状态还是处于运动状态，其快慢保持不变；一个物体静止时的质量和运动时的质量一样。这就是经典力学的绝对时空观。

到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难。在新事物面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论。狭义相对论指出：长度、时间和质量都是随物体的运动速度而变化的。质量随速度的变化关系可以用下列方程表达式：

m＝　　（质—速效应）

上式中，各式里的v都是物体的运动速度，c是真空中的光速，l0和l分别为在相对静止和运动系统中沿速度方向测得的物体的长度；t和t0分别为在相对静止和运动的系统中测得的时间；m0和m分别为在相对静止和运动系统中测得的物体质量。

但是，当宏观物体的运动速度远小于光速时（v<<c），则上面的一些结果就变为l≈l0，t≈t0，m≈m0，因而对于宏观低速运动的物体，使用牛顿定律来处理问题，还是足够精确的。

继狭义相对论之后，1915年爱因斯坦又建立了广义相对论，指出空间——时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布，使人类对于时间、空间和引力现象的认识大大深化了。“狭义相对论”和“广义相对论”统称为相对论。

三．当堂检测

1、20世纪初，著名物理学家爱因斯坦提出了       ，改变了经典力学的一些结论。在经典力学中，物体的质量是      的，而相对论指出质量随着速度变化而         。

2、20世纪初期，建立了        ，它能够正确地描述微观粒子的运动规律。

3、经典力学只适用于解决          问题，不能用来处理         问题，经典力学只适用于      物体，一般不适用于           。

4、牛顿运动定律和万有引力定律在     、         、          的广阔的领域，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。

5、经典力学的适用范围：只适合于低速运动，                  ；只适合于宏观世界，                  。

6、经典力学认为时间是        ，质量是          ，空间是          。经典力学深入到高速领域将被              所代替，深入到微观领域将被        所代替。

课后练习与提高

1、关于经典力学和狭义相对论，下列说法中正确的是（   ）

A．经典力学只适用于低速运动，不适用于与高速运动（速度接近于真空中的光速）   

 B．狭义相对论只适用于高速运动（速度接近于真空中的光速），不适用于低速运动

C．经典力学既适用于低速运动，也适用与高速运动（速度接近于真空中的光速）

  D．狭义相对论既适用于高速运动（速度接近于真空中的光速），也适用于低速运动

2、相对论告诉我们，物体运动时的质量与其静止时的质量相比：（    ）

A、运动时的质量比静止时的质量大      B、运动时的质量比静止时的质量小

C、运动时的质量与静止时的质量相等    D、是两个不同的概念无法比较

3、经典力学不能适用下列哪些运动（   ）

A、火箭的发射                    B、宇宙飞船绕地球的运动

C、“勇气号”宇宙探测器          D、微观粒子的波动性

4、日常生活我们并没发现物体的质量随物体的运动的速度变化而变化，其原因是（   ）

A、运动中物体无法称量质量      B、物体的速度远小于光速，质量变化极小

C、物体的质量太大              D、物体的质量不随速度的变化而变化

5、以下关于物体的质量的说法中正确的是（   ）

A．质量是物体固有的属性，其大小与物体运动的速度无关

B．只有当物体运动的速度远小于光速时，才可以认为质量不变

C．只有当物体运动的速度远小于光速时，物体的质量才增大

D．物体速度大，说明受力大，同时物体的质量也增大

6、下列说法正确的是（   ）

A、物质、时间、空间是紧密联系的统一体

B、在某参考系中观察某一物理现象是同时发生的，但在另一参考系中，仍观察该物理现象也一定是同时发生

C、关经过大质量的星体附近时会发生偏转等现象

D、当天体的半径接近“引力半径”时，引力趣于无穷大，牛顿引力理论只要在实际半径大于他们的“引力半径”时才适应

7、相对论给出了物体在            状态下所遵循的规律，量子力学给出了             世界所遵循的规律，爱因斯坦引力理论解决了                          作用下的相关问题，而经典力学只适用于                            ，不适用于                          。

参考答案

1. AD  2。 A  3。 D  4。 B  5。 B  6。 ACD  7。高速运动，微观世界所遵循的规律，强引力，低速运动、宏观世界和弱引力作用，高速运动、微观世界和强引力作用。