牛頓力學基礎研究論文范文第1篇
《經典力學的局限性》教學設計
王化忠
【教學目標】
1、知道牛頓運動定律的適用范圍。
2、了解經典力學在科學研究和生產技術中的廣泛應用。 【教學重點】
牛頓運動定律的適用范圍
【教學過程】
一、導入新課
自從17世紀以來，以牛頓定律為基礎的經典力學不斷發展，取得了巨大的成就，經典力學在科學研究和生產技術中有了廣泛的應用，從而證明了牛頓運動定律的正確性。
但是，經典力學也不是萬能的，向其它科學一樣，它也有一定的適用范圍，有自己的局限性。那么經典力學在什么范圍內適用呢?有怎樣的局限性呢?這節課我們就來了解這方面的知識。
二、新課教學
通過閱讀課文我們知道：
[A]經典力學在微觀領域和高速運動領域不再適用;在不同參考系中不能適用;在強引力的情況下，經典的引力理論也是不適用的。
[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，經典力學不能說明這種現象，所以它不再適用，同時在高速運動領域，由于物體運動速度太快，要導致質量發生變化，而經典力學認為質量是不變的，所以經典力學在高速運動領域內也不再適用. [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。 總結：從上面討論可知，經典力學在微觀領域、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。
(一)從經典力學到相對論的發展
以牛頓運動定律為基礎的經典力學中，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.一根尺子靜止時這樣長，當它運動時還是這樣長;一分鐘不論處于靜止狀態還是處于運動狀態，其快慢保持不變;一個物體靜止時的質量和運動時的質量一樣.這就是經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生的現象，經典力學遇到了困難.在新事物面前，愛因斯坦打破了傳統的時空觀，于1905年發表了題為《論運
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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. 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、空間和引力現象的認識大大深化了.“狹義相對論”和“廣義相對論”統稱為相對論.
(二)實例探究
[例1]以牛頓運動定律為基礎的經典力學，在科學研究和生產技術中有哪些應用? 【提示】 經典力學在科學研究和生產技術中有廣泛的應用.經典力學與天文學相結合建立了天體力學;經典力學和工程實際相結合，建立了應用力學，如水利學、材料力學、結構力學等從地面上各種物體的運動到天體的運動;從大氣的流動到地殼的變動;從攔河筑壩、修建橋梁到設計各種機械;從自行車到汽車、火車、飛機等現代交通工具的運動;從投出籃球到發射導彈、衛星、宇宙飛船，等等，所有這些都服從經典力學規律. [例2]以牛頓運動定律為基礎的經典力學的適用范圍是什么? 【提示】 經典力學只適用于解決低速運動問題;不能用來處理高速運動問題， 經典力學只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子.
三、課余作業
(一)閱讀教材48頁“科學足跡”欄目中的短文《牛頓的科學生涯》體會和學習牛頓獻身科學的精神。
(二)課堂練習
1.20世紀初，著名物理學家愛因斯坦提出了 ，改變了經典力學的一些結論.在經典力學中，物體的質量是 的，而相對論指出質量隨著速度變化而 。
2.20世紀初期，建立了 ，它能夠正確地描述微觀粒子的運動規律。 3.經典力學只適用于解決 問題，不能用來處理 問題，經典力學只適用于 物體，一般不適用于 。
參考答案：
1. 狹義相對論; 固定不變;變化 2. 量子力學
3. 低速運動;高速運動;宏觀;微觀粒子