高中物理第6章經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理教案（打包4套）滬科版必修2.zip

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2.對(duì)經(jīng)典力學(xué)的巨大成就的教學(xué)，不能變成知識(shí)的總結(jié)和規(guī)律的整理，應(yīng)該把重點(diǎn)放在讓學(xué)生知道經(jīng)典力學(xué)的重要地位、對(duì)人類產(chǎn)生的積極影響，他們的方法論對(duì)自然科學(xué)甚至社會(huì)科學(xué)都有重大的意義. 3.經(jīng)典力學(xué)的局限性的教學(xué)，應(yīng)該在充分肯定經(jīng)典力學(xué)的重要地位的前提下，從認(rèn)識(shí)論的角度去引導(dǎo)學(xué)生，注意通過教學(xué)活動(dòng)以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思想方法、正確的世界觀. 4.本節(jié)的教學(xué)應(yīng)該自始至終地滲透科學(xué)觀點(diǎn)和思維方法的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的興趣，敢于向困難挑戰(zhàn)的精神，能客觀地、科學(xué)地對(duì)自己的研究成果進(jìn)行評(píng)價(jià). 5.教學(xué)中可以結(jié)合牛頓、伽利略的杰出貢獻(xiàn)，從他們超人的智慧、堅(jiān)強(qiáng)的毅力的角度適時(shí)、適當(dāng)?shù)亟榻B一點(diǎn)物理學(xué)史. 6.建議認(rèn)真組織并評(píng)價(jià)課后作業(yè)3：撰寫一篇題為“關(guān)于伽利略、牛頓的科學(xué)研究方法對(duì)物理學(xué)發(fā)展的意義”的小論文，鼓勵(lì)學(xué)生通過各種渠道獲取相關(guān)的信息. 資源參考 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀 在牛頓力學(xué)定律（包括慣性定律）的表達(dá)里沒有明確指明，所謂“靜止”“勻速直線運(yùn)動(dòng)”和“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變”是對(duì)什么參考物體而言的.在牛頓力學(xué)中“力”是物體間的相互作用，這是與參考物體無關(guān)的，然而運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其改變則與參考物體有密切關(guān)系.牛頓完全了解自己理論中存在的這一薄弱環(huán)節(jié)，他的解決辦法是引入一個(gè)客觀標(biāo)準(zhǔn)——絕對(duì)空間，用以判斷各物體是處于靜止、勻速運(yùn)動(dòng)，還是加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài).牛頓承認(rèn)，區(qū)分特定物體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)（即相對(duì)于絕對(duì)空間的運(yùn)動(dòng)）和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也非易事.不過，他還是提出了判據(jù).譬如，用繩子將兩個(gè)球系在一起，讓它們保持在一定距離上，繞共同的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，從繩子的張力可以得知其絕對(duì)運(yùn)動(dòng)角速度的大小. “水桶實(shí)驗(yàn)”是牛頓提出的另一個(gè)更著名的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)的大意如下：一個(gè)盛水的桶掛在一條扭得很緊的繩子上，然后放手，于是如圖所示： 牛頓“水桶實(shí)驗(yàn)” （1）開始時(shí)，桶旋轉(zhuǎn)得很快，但水幾乎靜止不動(dòng).在粘滯力經(jīng)過足夠的時(shí)間使它旋轉(zhuǎn)起來之前，水面是平的，完全與水桶轉(zhuǎn)動(dòng)前一樣. （2）水和桶一起旋轉(zhuǎn)，水面變成凹的拋物面. （3）突然使桶停止旋轉(zhuǎn)，但桶內(nèi)的水還在轉(zhuǎn)動(dòng)，水面仍然保持凹的拋物面. 牛頓就此分析道，在第（1）（3）階段里，水和桶都有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而在前者水是平的，后者水面凹下；在（2）（3）階段里，無論水和桶有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，水面都是凹下的.牛頓由此得到結(jié)論，桶和水的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不是水面凹下的原因.這個(gè)現(xiàn)象的根本原因是水在空間里絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的加速度. 絕對(duì)空間在哪里？牛頓曾經(jīng)設(shè)想，在恒星所在的遙遠(yuǎn)的地方，或許在它們之外更遙遠(yuǎn)的地方.他提出假設(shè)，宇宙的中心是不動(dòng)的，這就是他所想象的絕對(duì)空間.從現(xiàn)今的觀點(diǎn)來看，牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀是不對(duì)的.不過，牛頓當(dāng)時(shí)清楚地意識(shí)到，要想給慣性原理以一個(gè)確切的意義，那就必須把空間作為獨(dú)立于物體慣性行為之外的原因引進(jìn)來.愛因斯坦認(rèn)為，牛頓引入絕對(duì)空間，對(duì)于建立的力學(xué)體系是必要的，這是在那個(gè)時(shí)代“一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路”. 當(dāng)代的物理教科書在講牛頓力學(xué)時(shí)，為避免“絕對(duì)空間”的提法，都采用“慣性參考系”的概念.據(jù)考證，這想法是德國(guó)物理學(xué)家朗格（L.Lange）提出的.在牛頓力學(xué)的框架中，給慣性系下的定義是慣性定律在其中成立的一類參考系，即在此類參考系中，一個(gè)不受外力作用的物體總是做勻速直線運(yùn)動(dòng)的.若要再問，怎樣知道一個(gè)物體沒有受到外力呢？回答說，此物體離開別的物體都足夠遠(yuǎn)，它在慣性系中做勻速直線運(yùn)動(dòng).這里似乎出現(xiàn)了一個(gè)邏輯循環(huán).然而，仔細(xì)推敲我們的表述，是可在教科書中避免這種邏輯循環(huán)的.實(shí)驗(yàn)表明，在一個(gè)參考系中，只要某個(gè)物體符合慣性定律，則慣性定律將對(duì)其他物體成立.我們把慣性參考系定義為“對(duì)某一特定物體慣性定律成立的參考系”，這時(shí)再說慣性定律成立的條件是慣性系，就不構(gòu)成邏輯循環(huán)了.從這里我們?cè)俅慰吹?，慣性不是個(gè)別物體的性質(zhì)，而是參考系，或者說，時(shí)空的性質(zhì).下文即將論述，用“慣性參考系”替代“絕對(duì)空間”，只是回避了牛頓力學(xué)的困難，作為階段性的教學(xué)考慮是可取的，但是并沒有真正解決問題. 這樣，在牛頓力學(xué)的框架里，我們必須嚴(yán)格地區(qū)分“慣性”和“非慣性”兩類參考系，在慣性參考系內(nèi)，慣性定律和其他牛頓力學(xué)定律成立；在非慣性參考系內(nèi)，牛頓三定律不成立.在所有慣性參考系之間，伽利略相對(duì)性原理成立，從而它們都是平權(quán)的.在非慣性參考系內(nèi)則會(huì)出現(xiàn)一些“反?！爆F(xiàn)象.請(qǐng)看下面這段描述. 上文提到，慣性定律是不能直接用實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格地驗(yàn)證的.設(shè)想有一位很嚴(yán)格的科學(xué)家，他相信慣性定律是可以用實(shí)驗(yàn)來證明或推翻的.他在水平的桌面上推動(dòng)一個(gè)小球，并設(shè)法盡量消除摩擦（現(xiàn)代可以用氣桌相當(dāng)好地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)），他觀察到，小球確實(shí)相當(dāng)精確地做勻速直線運(yùn)動(dòng).正當(dāng)他要宣布驗(yàn)證慣性定律成功時(shí)，忽然發(fā)現(xiàn)一切突然變得反常了.原來沿直線運(yùn)動(dòng)的小球偏向了一邊，朝房子的墻壁滾去，他自己也感到有一種奇怪的力把他推向墻去.究竟發(fā)生了什么事？原來有人和他開玩笑.這位科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室沒有窗戶，與外界完全隔絕.開玩笑的人安裝了一種機(jī)械，可以使整個(gè)房子旋轉(zhuǎn)起來.旋轉(zhuǎn)一開始，就出現(xiàn)上述各種反?，F(xiàn)象，于是慣性定律被推翻了. 我們都看到，在非慣性參考系內(nèi)的“反?！爆F(xiàn)象，是出現(xiàn)了一些莫名其妙的“力”，即“慣性力”.在通常的教科書中對(duì)“慣性力”的解釋大意是這樣的，如果在非慣性系中的觀察者要堅(jiān)持用牛頓定律來解釋他所觀察到的力學(xué)現(xiàn)象，他必須假想有某種“慣性力”存在. 慣性力是慣性在非慣性系里的表現(xiàn)，它與“真實(shí)力”有區(qū)別.“真實(shí)的”力是物體間的相互作用，施力的物體必受到受力物體給它的反作用.我們說慣性力是“虛假的”，因?yàn)椴淮嬖谑┘哟肆Φ奈矬w，從而也就不存在反作用力.我們?cè)谛稳菰~“真實(shí)的”和“虛假的”上打了引號(hào).是因?yàn)檫@只是牛頓力學(xué)的說法，在廣義相對(duì)論的理論中，這種說法就不那么絕對(duì)了. 在平動(dòng)的加速參考系中，質(zhì)點(diǎn)所受的慣性力f慣=-ma，在轉(zhuǎn)動(dòng)的參考系中靜止的原點(diǎn)受到慣性離心力，以速度v運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)除受到慣性離心力外，還受到一個(gè)科里奧利力fc=2mv×ω.例如，上面談到牛頓的兩球和水桶實(shí)驗(yàn)，涉及的是慣性離心力，使傅科擺擺面運(yùn)動(dòng)的是因地球自轉(zhuǎn)引起的科里奧利力. 3