第一篇：牛顿经典力学的局限性
6.6经典力学的局限性
三维教学目标
1、知识与技能
(1)知道牛顿运动定律的适用范围;
(2)了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用; (3)知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时。
2、过程与方法：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。
3、情感、态度与价值观：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。 教学重点：牛顿运动定律的适用范围。
教学难点：高速运动的物体，速度和质量之间的关系。 教学方法：探究、讲授、讨论、练习 教具准备：挂图、多媒体课件 教学过程：
第六节
经典力学的局限性
(一)新课导入
自从17世纪以来，以牛顿运动定律为基础的经典力学不断发晨，如：在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，如从地面物体的运动到天体的运动，从大气的流动到地壳的变动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械;从自行车到汽车、火车、飞机等各种交通工其：从投出的篮球到发射火箭、人造卫星、宇宙飞船„„从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，像一切科学一样，它没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性.它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”，那么经典力学在什么范围内适用呢?有怎样的局限性呢?这节课我们就来了解这方面的知识。
(二)新课教学
1、从低速到高速
请同学们阅读教材“从低速到高速”部分，回答低速与高速的概念、质速关系、速度合成与两个公设。(低速到高速的概念，通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等，有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。)
质速关系是：在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即：其中Db为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速。例如：(1)v=0.8c时，物体的质量约增大到静止质量的1.7倍，这时经典力学就不再适用了。(2)如地球以v=30km/s的速度绕太阳公转时，m=l 010 lOlmo，它的质量增大十分微小，可以忽略不计。
速度合成与两个公设。一条河流中的水以相对河岸的速度v
水岸
流动，河中的船以相对于河水的速度v船水顺流而下，在经典力学中，船相对于岸的速度即为v船岸=v船水+v水岸
经验告诉我们，这简直是天经地义的，但是，仔细一看，这个关系式涉及两个不同的惯性参考系，而速度总是与位移(空间长度)及时间间隔的测量相联系，在牛顿看来，位移和时间的测量与参考系无关，正是在这种时空的观念下，上式才成立，然而，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是不同的，因而上式不能成立，经典力学也就不再适用了。 (1)相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式。 (2)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速都一样。
经典力学是适用于低速运动的物体还是适用于高速运动的物体呢?(适用于低速运动的物体) 阅读教材科学漫步部分，体会时间和空间是什么?
2、从宏观到微观
请同学们阅读教材“从宏观到微观”部分，并说明经典力学是适用于宏观物体还是微观物体。(19世纪末到20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，面且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述。)
20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用。
经典力学一般不适用于微观粒子。相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?(相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义，它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。)
3、从弱引力到强引力
请同学们阅读教材“从弱引力到强引力”部分，并回答问题：何为弱引力?何为强引力?(万有引力属于弱引力，利用万有引力定律可以解释天体的运动，并预言和发现了海王星和冥王星，首次把天上的星体运动规律与地面物体的运动规律统一起来。)
爱因斯坦引力理论表明，当天体半径减小到一定程度时(太阳的引力半径为3 km，地球的引力半径为1 m)，天体间的引力就趋于无穷大。 讨论与交流
(1)实际的天文观测，行星的运行轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，经典力学的解释令人满意吗?(用什么理论来圆满地进行了解释?按牛顿的万有引力定律推算，行星的运动应该是一些椭圆或圆，行星沿着这些椭圆或圆做周期性运动，与实际观测结果不符，经典力学也能作出一些解释，但是，水星旋进的实际观测值比经典力学的预言值多，经典力学的解释不能令人满意。)
爱因斯坦根据广义相对论计算出水星近日点的旋进还应有43’的附加值，同时还预言了光线在经过大质量的星体附近时，如经过太阳附近时会发生偏转现象，并且都被观测证实。 (2)何为天体的引力半径?
假定一个球形天体的质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加，当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径接近的值——“引力半径”。
只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么爱因斯坦和牛顿的理论计算出的力的差异并不很大，但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大，这就是说，在强引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用。
对于这样的科学发展过程，英国剧作家萧伯纳曾诙谐地说，‘科学总是从正确走向错误”这种调佩倒也不失为一种幽默的表述。
(3)历史上的科学成就与新的科学成就的关系是什么? 历史上的科学成就不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的局部情形，被包括在新的科学成就之中，如：当物体的速度远小于光速c(3X108m/s)时，相对论与经典理论的结论没有区别;当另一个重要常数即“普朗克常数”h(6.63X10-34J·s)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别，相对论和量子力学都没有否定过去的科学，面只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形。
实例探究
例1：以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用?
参考答案：经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用，经典力学与天文学相结合建立了天体力学;经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学，材料力学、结构力学等。从地面上各种物体的运动到天体的运动：从大气的流动到地壳的变动：从拦柯筑坝、修建桥梁到设计各种机械;从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船等等，所有这些都服从经典力学规律。
例2：以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?
参考答案：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。
课堂训练
(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)微观粒子的运动不仅具有
性.同时具有波动性.它们的运动规律很多情况下不能用经典力学来说明.要增强正确描述微观粒子的运动规律，需要用
。
(5)牛顿运动规律只适用于
物体的运动，狭义相对论阐述物体在以
的速度运动时所遵从的规律。
参考答案
(1)狭义相对论
固定不变
变化
(2)量子力学
(3)低速运动
高速运动
宏观
微观粒子
(4)粒子
量子力学
(5)宏观、低速
接近光速
小结
本节学习了经典力学的局限性：
(1)从低速到高速：在经典力学中，物体的质量m是不随运动状态改变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体的运动速度的增大而增大。即
(2)从宏观到微观：相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义，只说明它有一定的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动;只适用于宏观世界，不适用于微观世界。 (3)从弱引力到强引力：相对论物理学与经典物理学的结论没有区别.相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只是认为科学在一定条件下有其特殊性，经典力学只适用于弱引力，不适用于强引力。
板书设计：
第六节
经典力学的局限性
1、从低速到高速
经典力学只适用于低速运动
2、从宏观到微观
经典力学只适用于宏观物体
3、从弱引力到强引力
万有引力定律只适用于弱引力
第二篇：7《经典力学的局限性》教学设计范文
高中物理教案 王化忠
《经典力学的局限性》教学设计
王化忠
【教学目标】
1、知道牛顿运动定律的适用范围。
2、了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。 【教学重点】
牛顿运动定律的适用范围
【教学过程】
一、导入新课
自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律的正确性。
但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局限性。那么经典力学在什么范围内适用呢?有怎样的局限性呢?这节课我们就来了解这方面的知识。
二、新课教学
通过阅读课文我们知道：
[A]经典力学在微观领域和高速运动领域不再适用;在不同参考系中不能适用;在强引力的情况下，经典的引力理论也是不适用的。
[B]因为微观粒子(如电子、质子、中子)在运动时不仅具有粒子性，而且还具有波动性，经典力学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快，要导致质量发生变化，而经典力学认为质量是不变的，所以经典力学在高速运动领域内也不再适用. [C]从上面分析知：牛顿运动定律的适用范围是：宏观物体，低速运动。 总结：从上面讨论可知，经典力学在微观领域、高速运动的情况下不再适用.那么对这些领域的问题又应如何研究呢?下面给大家简单介绍一些近代物理知识。
(一)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
第1页 共2页 高中物理教案 王化忠
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. 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.
(二)实例探究
[例1]以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用? 【提示】 经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用.经典力学与天文学相结合建立了天体力学;经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等从地面上各种物体的运动到天体的运动;从大气的流动到地壳的变动;从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械;从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动;从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船，等等，所有这些都服从经典力学规律. [例2]以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么? 【提示】 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.
三、课余作业
(一)阅读教材48页“科学足迹”栏目中的短文《牛顿的科学生涯》体会和学习牛顿献身科学的精神。
(二)课堂练习
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 。
参考答案：
1. 狭义相对论; 固定不变;变化 2. 量子力学
3. 低速运动;高速运动;宏观;微观粒子
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第三篇：高中物理 6.6经典力学的局限性教案 新人教版必修2
第六节 经典力学的局限性
教学目标：
(一)知识与技能
1、知道牛顿运动定律的适用范围.
2、了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用.
3、知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度的变化.
(二)过程与方法
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.
(三)情感、态度与价值观
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. 教学重点：牛顿运动定律的适用范围
教学难点：高速运动的物体，速度和质量之间的关系. 教学方法：探究、讲授、讨论、练习 教学用具：录像资料，多媒体课件 教学过程：
(一)引入新课
师：自从17世纪以来，以牛顿运动定律为基础的经典力学不断发展，如：在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中取得了巨大的成就.经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，如，从地面物体的运动到天体的运动，从大气的流动到地壳的变动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械;从自行车到汽车、火车、飞机等各种交通工其：从投出的篮球到发射火箭、人造卫星、宇宙飞船……从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，像一切科学一样，它没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性.它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”.那么经典力学在什么范围内适用呢?有怎样的局限性呢?这节课我们就来了解这方面的知识.
(二)新课教学
一、从低速到高速 (展示问题) 师：请同学们阅读教材“从低速到高速”部分.回答低速与高速的概念、质速关系、速度合成与两个公设.
生：低速到高速的概念，通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等.有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速.
质速关系是：在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即m=
m01vc22
其中m0为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速.
例如：(1)v=0.8c时，物体的质量约增大到静止质量的1.7倍，这时经典力学就不再适用了.
(2)如地球以v=30km/s的速度绕太阳公转时，m=l.010 lOl m0，它的质量增大十分微小，可以忽略不计.
速度合成与两个公设.一条河流中的水以相对河岸的速度v水岸流动，河中的船以相对于河水的速度v船水顺流而下.在经典力学中，船相对于岸的速度即为v船岸=v船水+v水岸
经验告诉我们，这简直是天经地义的.但是，仔细一看，这个关系式涉及两个不同的惯性参考系，而速度总是与位移(空间长度)及时间间隔的测量相联系.在牛顿看来，位移和时间的测量与参考系无关，正是在这种时空的观念下，上式才成立.然而，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是不同的，因而上式不能成立，经典力学也就不再适用了.
(1)相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式. (2)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速‘都一样.
二、从宏观到微观
师：请同学们阅读教材“从宏观到微观”部分，并说明经典力学是适用于宏观物体还是微观物体。
生：19世纪末到20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，面且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述.
20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用. 经典力学一般不适用于微观粒子.
师：相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义? 生：相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义.它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。 三，从弱引力到强引力 (展示问题) 师：请同学们阅读教材“从弱引力到强引力”部分，并回答问题：何为弱引力?何为强引力? 生：万有引力属于弱引力.利用万有引力定律可以解释天体的运动，并预言和发现了海王星和冥王星，首次把天上的星体运动规律与地面物体的运动规律统一起来.
爱因斯坦引力理论表明，当天体半径减小到一定程度时(太阳的引力半径为3 km，地球的引力半径为1 m)，天体间的引力就趋于无穷大. [讨论与交流) (展示问题) (1)实际的天文观测，行星的运行轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进.经典力学的解释令人满意吗?用什么理论来圆满地进行了解释?(投影) 生：按牛顿的万有引力定律推算，行星的运动应该是一些椭圆或圆，行星沿着这些椭圆或圆做周期性运动，与实际观测结果不符.经典力学也能作出一些解释，但是，水星旋进的实际观测值比经典力学的预言值多.经典力学的解释不能令人满意.
爱因斯坦根据广义相对论计算出水星近日点的旋进还应有43’的附加值，同时还预言了光线在经过大质量的星体附近时，如经过太阳附近时会发生偏转现象.并且都被观测证实. (2)何为天体的引力半径? 生：假定一个球形天体的质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加，当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径接近的值——“引力半径”.
只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么爱因斯坦和牛顿的理论计算出的力的差异并不很大.但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大.这就是说，在强引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用.
对于这样的科学发展过程，英国剧作家萧伯纳曾诙谐地说，‘科学总是从正确走向错误.”这种调佩倒也不失为一种幽默的表述. (3)历史上的科学成就与新的科学成就的关系是什么? 生：历史上的科学成就不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的局部情形，被包括在新的科学成就之中.如：当物体的速度远小于光速c(3X10m/s)时，相对论与经典理论的结论没有区别;当另一个重要常数即“普朗克常数”h(6.63X10J·s)可以忽略不计时.量子力学和经典力学的结论没有区别.相对论和量子力学都没有否定过去的科学，只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形.
(例1)以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用? 参考答案：经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用.经典力学与天文学相结合建立了天体力学;经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学，材料力学、结构力学等.从地面上各种物体的运动到天体的运动：从大气的流动到地壳的变动：从拦柯筑坝、修建桥梁到设计各种机械;从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船等等，所有这些都服从经典力学规律. (例2)以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么? 参考答案：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.
四、课堂训练
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、微观粒子的运动不仅具有 性.同时具有波动性.它们的运动规律很多情况下不能用经典力学来说明.要增强正确描述微观粒子的运动规律，需要用 .
5、牛顿运动规律只适用于 物体的运动，狭义相对论阐述物体在以 的速度运动时所遵从的规律.
参考答案
1、狭义相对论 固定不变 变化
2、量子力学
3、低速运动 高速运动 宏观 微观粒子
-3
44、粒子 量子力学
5、宏观、低速 接近光速
(三)课堂小结
本节学习了经典力学的局限性：
(1)从低速到高速：在经典力学中，物体的质量m是不随运动状态改变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体的运动速度的增大而增大.即
(2)从宏观到微观：相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义.只说明它有一定的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动;只适用于宏观世界，不适用于微观世界.
(3)从弱引力到强引力：相对论物理学与经典物理学的结论没有区别.相对论与量子力学
都没有否定过去的科学，而只是认为科学在一定条件下有其特殊性.经典力学只适用于弱引力，不适用于强引力.
(四)布置作业
认真阅读教材.认识到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.
第四篇：【优教通,备课参考】高中物理教学设计6.6《经典力学的局限性》1(人教版必修2)
第6节 经典力学的局限性 [新课教学] 学 生 活 动
一、从低速到高速 (展示问题) 师：请同学们阅读教材“从低速到高速”部分.回答低速与高速的概念、质速关系、速度合成与两个公设. 生：低速到高速的概念，通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等.有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速.
质速关系是：在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即 其中Db为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速. 例如：(1)v=0.8c时，物体的质量约增大到静止质量的1.7倍，这时经典力学就不再适用了. (2)如地球以v=30km/s的速度绕太阳公转时，m=l 010 lOlmo，它的质量增大十分微小，可以忽略不计. 速度合成与两个公设.一条河流中的水以相对河岸的速度v水岸流动，河中的船以相对于河水的速度v船水顺流而下.在经典力学中，船相对于岸的速度即为v船岸=v船水+v水岸
经验告诉我们，这简直是天经地义的.但是，仔细一看，这个关系式涉及两个不同的惯性参考系，而速度总是与位移(空间长度)及时间间隔的测量相联系.在牛顿看来，位移和时间的测量与参考系无关，正是在这种时空的观念下，上式才成立.然而，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是不同的，因而上式不能成立，经典力学也就不再适用了. (1)相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式. (2)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速‘都一样. 师：经典力学是适用于低速运动的物体还是适用于高速运动的物体呢? 生：适用于低速运动的物体. 师：阅读教材科学漫步部分，体会时间和空间是什么. 生：时间与空间并没有讲清时间与空间的问题，只是提出问题，激励我们对未来的探索.
二、从宏观到微观 师：请同学们阅读教材“从宏观到微观”部分，并说明经典力学是适用于宏观物体还是微观物体。 生：19世纪末到20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，面且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述. 20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用.
经典力学一般不适用于微观粒子.
师：相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?
生：相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义.它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。 三，从弱引力到强引力 (展示问题)
师：请同学们阅读教材“从弱引力到强引力”部分，并回答问题：何为弱引力?何为强引力? 生：万有引力属于弱引力.利用万有引力定律可以解释天体的运动，并预言和发现了海王星和冥王星，首次把天上的星体运动规律与地面物体的运动规律统一起来. 爱因斯坦引力理论表明，当天体半径减小到一定程度时(太阳的引力半径为3 km，地球的引力半径为1 m)，天体间的引力就趋于无穷大. [讨论与交流) (展示问题) (1)实际的天文观测，行星的运行轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进.经典力学的解释令人满意吗?用什么理论来圆满地进行了解释?(投影) 生：按牛顿的万有引力定律推算，行星的运动应该是一些椭圆或圆，行星沿着这些椭圆或圆做周期性运动，与实际观测结果不符.经典力学也能作出一些解释，但是，水星旋进的实际观测值比经典力学的预言值多.经典力学的解释不能令人满意. 爱因斯坦根据广义相对论计算出水星近日点的旋进还应有43’的附加值，同时还预言了光线在经过大质量的星体附近时，如经过太阳附近时会发生偏转现象.并且都被观测证实. (2)何为天体的引力半径? 生：假定一个球形天体的质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加，当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径接近的值——“引力半径”. 只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么爱因斯坦和牛顿的理论计算出的力的差异并不很大.但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大.这就是说，在强引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用. 对于这样的科学发展过程，英国剧作家萧伯纳曾诙谐地说，‘科学总是从正确走向错误.”这种调佩倒也不失为一种幽默的表述.
(3)历史上的科学成就与新的科学成就的关系是什么?
生：历史上的科学成就不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的局部情形，被包括在新的科学成就之中.如：当物体的速度远8小于光速c(3X10m/s)时，相对论与经典理论的结论没有区别;当另一-34个重要常数即“普朗克常数”h(6.63X10J·s)可以忽略不计时.量子力学和经典力学的结论没有区别.相对论和量子力学都没有否定过去的科学，面只认为过去
的科学是自己在一定条件下的特殊情形.
(例11以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用? 参考答案：经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用.经典力学与天文学相结合建立了天体力学;经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学，材料力学、结构力学等.从地面上各种物体的运动到天体的运动：从大气的流动到地壳的变动：从拦柯筑坝、修建桥梁到设计各种机械;从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船等等，所有这些都服从经典力学规律. (例2)以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?
参考答案：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. [课堂训练] 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.微观粒子的运动不仅具有 性.同时具有波动性.它们的运动规律很多情况下不能用经典力学来说明.要增强正确描述微观粒子的运动规律，需要用 . 5.牛顿运动规律只适用于 物体的运动，狭义相对论阐述物体在以 的速度运动时所遵从的规律. 参考答案 1.狭义相对论 固定不变 变化 2.量子力学 3.低速运动 高速运动 宏观 微观粒子 4.粒子 量子力学 5.宏观、低速 接近光速 [小结] 本节学习了经典力学的局限性： (1)从低速到高速：在经典力学中，物体的质量m是不随运动状态改变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体的运动速度的增大而增大.即 (2)从宏观到微观：相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义.只说明它有一定的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动;只适用于宏观世界，不适用于微观世界. (3)从弱引力到强引力：相对论物理学与经典物理学的结论没有区别.相对论与量子力学 都没有否定过去的科学，而只是认为科学在一定条件下有其特殊性.经典力学只适用于弱引力，不适用于强引力.
[布置作业] 认真阅读教材.认识到物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识作的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神. [课外训练] 业 阅读教材83页‘科学足迹’栏目中的短文《牛顿的科学生涯，，体会和学习牛顿献身科学的精神. 板 6.经典力学的局限性 书
一、从低速到高速 经典力学只适用于低速运动
二、从宏观到微观 经典力学只适用于宏观物体 设
三、从弱引力到强引力 万有引力定律只适用于弱引力 计
第五篇：量子力学与经典力学的主要区别
经典物理是几乎独立地处理粒子的运动以及粒子群或场的波动，但量子力学却必须统一处理粒子和波动。
2、经典物理认为粒子与波动是两个层次的东西，根本不是一回事儿;而量子力学却认为两者是密不可分的一个整体，此即著名的“波粒二象性”，由此引发了一系列量子力学所特有的奇异结果：如测不准原理、观测量的不连续性(此即量子)、统计诠释(即单粒子的行为在本质上也是不能完全确定的，这不同于经典统计力学)、量子态的非定域性(这与相对论有冲突，但实验又似乎肯定了这种非定域性——有某种意义上的超光速现象存在，至今尚无定论)……
经典力学是对宏观物体和低速物体进行的力学研究，量子力学是对微观物体和高速物体的力学研究，宏观和微观的界限在原子层面，高速和低速的界限在近光速层面，最主要的区别是经典力学里物体的能量是连续的，量子力学中物体的能量是不连续的，呈跳跃型，这个些连续的能量就称为量子。联系在于两者互为极限情况。
经典力学和量子力学不能在宏观微观或者高速低速方面来区分。
牛顿的力学体系，麦克斯韦的电磁学，爱因斯坦的相对论都属于经典力学范围。 量子力学是由波尔为首的一些科学家建立的另一种对立的力学体系。 二者的区分在三个方面。
经典力学：连续性，确定性，因果性
量子力学：不连续性，不确定性，不因果性
不连续性：物质和能量都有最小的单位，是一份一份的。
不确定性:人们无法同时给定物质所有的参数，一个知道的越详细，另一个就越不准确。 不因果性：即使你知道所有参数(虽然理论上不能)，你得到的也只是个概率的结果。
形象一点，经典物理认为这个世界是“和谐”的，宇宙是有物理定律严格确定的，如果知道一个时刻的参数，便可以推论出宇宙任何时刻的样子。存在客观的物质世界。
量子物理就不一样，它认为这个世界是“自由”的。宇宙充满了不确定性，你无法准确知道物质的所有参数。物质不能由物理定律来束缚。不存在绝对的客观世界。
相对论与量子理论的区别
相对论讲的是从宏观到微观。
量子理论讲的是从微观到宏观。
它们的区别是研究问题是从两端开始，最后目标接近对方。
经典物理学的局限性: 到19世纪末，以麦克斯韦方程组为核心的经典电磁理论的正确性已被大量实验所证实，但麦克斯韦方程组在经典力学的伽利略变换下不具有协变性。而经典力学中的相对性原理则要求一切物理规律在伽利略变换下都具有协变性。
而相对论和量子力学解决了这些问题，
狭义相对论(Special Relativity)是主要由爱因斯坦创立的时空理论，是对牛顿时空观的改造。
爱因斯坦的第二种相对性理论(1916年)。该理论认为引力是由空间——时间几何(也就是，不仅考虑空间中的点之间，而是考虑在空间和时间中的点之间距离的几何)的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量.
广义相对论：爱因斯坦的基于科学定律对所有的观察者(而不管他们如何运动的)必须是相同的观念的理论。它将引力按照四维空间—时间的曲率来解释。
广义相对论(General Relativity)是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律，将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法。因此，狭义相对论和万有引力定律，都只是广义相对论在特殊情况之下的特例。狭义相对论是在没有重力时的情况;而万有引力定律则是在距离近、引力小和速度慢时的情况。
经典物理学在微观和高速下不适用，相对论在解释宏观高速运动的现象时非常圆满，而量子力学在微观世界时更加得心应手。当然相对论完全可以替代经典力学的应用领域，经典力学是相对论在低速环境下的近似表达方式，在解决一般问题是，经典力学还是很好用的