高中物理人教版 (2019)必修 第二册5 相对论时空观与牛顿力学的局限性教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册5 相对论时空观与牛顿力学的局限性教学设计及反思，共3页。教案主要包含了教材分析，教学目标，教学重难点，新课导入，新课讲解，课后反思等内容，欢迎下载使用。

（一）教材分析
本节课所采用的教材是人教版高中物理必修第二册第七章第5节的内容。本节内容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。本节教材先介绍相对论时空观，并给出了时间延缓效应，长度收缩效应。然后讲解了牛顿力学的成就与局限性，让学生体会任何学科都有局限性，并不是牛顿力学过时了，要理解各自成立的条件。
【教学目标】
（一）教学目标
一、教学目标
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。
二、核心素养
物理观念：了解相对论-量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。
科学思维：经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程，认识科学思维的意义。
科学探究：通过阅读课文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
【教学重难点】
（一）教学重难点
教学重点：1. 狭义相对论的两个基本假设；
2. 了解时间延缓效应和长度收缩效应。
教学难点：经典力学与相对论力学、量子力学的理解。
【新课导入】
（一）新课导入
教师采用多媒体投放信息并提问：
19世纪作家查里斯·兰姆写的：“世间万物没有任何东西像时间和空间那么使我困惑，然而没有任何东西比时间和空间更少使我烦恼，因为我从不想起它们。”的确，我们中的大多数人几乎从来不去细想我们每天的时空观念。可是“时空是何物?时间和空间是否存在于我们的知觉之外?时间和宇宙有开端吗？它们会结束吗？”这些问题的答案是什么呢？
学生带着疑问相互讨论交流并发表观点。
教师引导并导入新课的学习。
【新课讲解】
（一）相对论时空观
绝对时空观
教师通过多媒体解析以下内容：1.惯性参考系：牛顿定律适用的参考系；相对惯性系做匀速直线运动的参考系。2.对于任何惯性参考系，牛顿定律都成立，这也就是说，对于不同的惯性参考系，力学的基本定律——牛顿定律的形式是一样的。
学生思考理解，阅读教材65页“问题”部分及第一自然段，归结：
绝对时空观(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。
教师解读：所谓绝对空间是指长度的量度与参考系无关；绝对时间是指时间的量度与参考系无关。这就是说，两点之间的距离，无论在哪个惯性系中测量都是一样的；同样，前后发生的两个事件之间的时间，无论在哪个惯性系中测量都是一样的。
教师投放概念：
绝对时空观——时间和空间是彼此独立，互不相关并且独立于物质和运动之外的，不受物质和运动的影响。
根据绝对时空观，得出几个结论：①同时绝对性；②时间间隔的绝对性；③空间距离的绝对性；④质量恒定不变。
（一）牛顿力学的成就与局限性
牛顿力学的伟大成就
（1）把人类对整个自然界的认识推进到一个新水平，牛顿从力学上证明了自然界的统一。
（2）牛顿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。
（3）牛顿力学的建立对自然科学和科技的发展、社会的进步具有深远影响：
①牛顿力学形成的科学研究方法的推广应用；
②牛顿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；
③牛顿力学在科学技术上有广泛的应用，促进了社会文明的发展。
2.牛顿力学的局限性和适用范围
（1）牛顿力学只适用于处理物体的低速运动()
（2）牛顿力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象
（3）牛顿力学规律只在惯性参考系中成立——牛顿力学规律只能用于宏观、低速(与光速相比）的情形，且只在惯性参考系中成立。
【板书】
（一）板书
§7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性
一、宇宙速度
1、时间延缓效应
2、长度收缩效应
二、牛顿力学的成就与局限性
牛顿运动定律的适用范围
【课后反思】
（一）课后反思
1、爱因斯坦的两个假设
相对性原理：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
2、时间延缓效应
3、长度收缩效应
4、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，经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子：经典力学只适用于解决弱引力问题，不能用来处理强引力问题。