经典力学与现代物理

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牛顿力学的发展历程

牛顿力学的发展历程

牛顿力学的发展历程牛顿力学,也被称为经典力学,是自然科学中最重要的分支之一,它以英国科学家艾萨克·牛顿的名字命名。

牛顿力学揭示了物体受力时的运动规律,奠定了现代物理学的基础。

在发展历程中,牛顿力学经历了不断的突破与完善,并且对自然界的认知做出了深刻的贡献。

1. 牛顿的三大定律牛顿力学的历程始于17世纪末,当时牛顿提出了著名的三大定律。

第一定律,也被称为惯性定律,指出物体在无外力作用下保持匀速直线运动或保持静止。

第二定律,也被称为动量定律,提出了物体受力时的加速度与施加在物体上的力成正比的关系。

第三定律则阐述了作用力与反作用力的互相作用,任何力都会有一个相等大小、方向相反的反作用力。

2. 牛顿力学的成功应用牛顿的三大定律不仅仅是理论上的成果,还成功地应用于解释和预测物体的运动。

牛顿力学的发展极大地推动了现代工程和科学的进步。

例如,它为火箭航天和卫星轨道设计提供了关键性的计算手段。

同时,牛顿力学的推导也为汽车、飞机以及其他运输工具的设计与运用提供了指导。

通过这样的成功应用,牛顿力学为人类社会带来了巨大的变革。

3. 牛顿力学的局限性然而,牛顿力学在一些特殊情况下显示出了一定的局限性。

例如,当物体的速度接近光速时,牛顿力学的适用性就不再明显。

这促使着科学家们寻找更加精确的理论描述自然界。

这一发展推动了爱因斯坦的相对论的诞生,相对论在高速运动情况下能够更准确地描述物体的运动规律。

4. 牛顿力学的延伸与发展尽管牛顿力学有其局限性,但它仍然是理解大部分日常生活中和工程问题的最有效工具之一。

牛顿力学为人们提供了一种直观的物理模型,能够简化诸如运动、碰撞等复杂问题的分析。

其数学模型被广泛地应用于科学研究、工程设计、天体物理学等领域。

5. 牛顿力学的传承与教育为了传承牛顿力学的理论和方法,力学成为大学物理学课程的重要组成部分。

在学习中,学生将通过实验和问题解决等方式,探索和理解牛顿力学的基本原理。

此外,学者们也通过深入研究和突破传统框架,不断完善牛顿力学的理论基础和应用方法。

经典物理学与现代物理学的发展简史

经典物理学与现代物理学的发展简史

经典物理学与现代物理学的发展简史
近代物理学的诞生始于17世纪后半期,伽利略、开普勒和牛顿做出了奠基性的贡献。

1666年,牛顿发现了微积分的基本概念,得到了后来以他名字命名的三的定律,可谓是近代物理学的发端。

18至19世纪是物理学蓬勃发展的时期。

焦耳、迈耶、开尔文和克劳修斯奠定了热力学的基础。

玻尔兹曼和吉布斯则开辟了统计物理学。

库仑、法拉第和麦克斯韦初步建立了电磁学。

以牛顿定律为基础的经典力学、热力学与统计物理学以及电磁学构成了“经典物理学”的大厦,似乎人类对自然的认识以及达到了完美的境地。

但在19世纪和20世纪之交,物理学界有三大发现:伦琴发现x射线、汤姆孙发现电子和贝克勒尔发现放射性。

物理学研究从宏观转向微观,经典物理学在新发现面前遇到困难,现代物理学开始发展。

1905年,德国的爱因斯坦提出狭义相对论。

接着于1915年提出广义相对论。

普朗克、爱因斯坦、玻尔、薛定谔、海森堡和狄拉克共同建立了量子力学。

狭义相对论、广义相对论和量子力学构造了20世纪现
代物理学的基础。

在此基础上,粒子物理学、原子核物理学、原子与分子物理学、凝聚态物理、等离子体物理、天体物理以至于生物物理学皆得到了发展。

物理学十大著作

物理学十大著作

物理学十大著作物理学是自然科学中非常重要的学科之一,其涵盖了从微观的原子和分子到宏观的天体物理学的广泛范围。

在物理学的历史长河中,有很多著名的学者和经典的著作,对物理学的进展产生了巨大影响。

下面,我们来介绍一下物理学的十大著作。

1、经典力学(《自然哲学的数学原理》)- 艾萨克·牛顿《自然哲学的数学原理》也称《数学原理》,是牛顿的代表作,自17世纪末至今一直是经典中的经典。

该著作建立了牛顿第一与第二定律,著名的万有引力定律和他的运动定理,在很长的时间内成为自然科学的基础。

2、电磁学(《电磁学原理》)- 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦《电磁学原理》是麦克斯韦的代表作,他把电场和磁场理论归纳成四个基本方程,成为电磁学的基础。

这些方程预测了电磁波的存在,并且在寻找肖像质随机性的过程中发挥着重要作用。

3、热力学(《热力学与统计力学》)- 托马斯·庚巴《热力学与统计力学》是庚巴的代表作,通过分析热力学的第一和第二定律,以及统计力学的方法,给出了一组基本原理,这些原理可以解释物质的性质和动力学行为。

4、量子力学(《量子力学的数学基础》)- 尤金·维格纳《量子力学的数学基础》是维格纳的代表作,阐述了量子力学的数学原理。

这些原理包括量子态的概率性,量子属性的不确定性,以及量子纠缠的概念。

这些原理在现代物理学的很多领域都发挥着重要作用。

5、相对论(《狭义相对论》)- 阿尔伯特·爱因斯坦《狭义相对论》是爱因斯坦的代表作,是描述物体在高速运动时的性质和相互作用的理论。

它表明了质量和能量之间的关系和时间和空间的相对性。

该理论解释了宇宙中某些现象的观察结果,并成为了现代物理学的基础理论之一。

6、宇宙学(《宇宙学》)- 斯蒂芬·霍金《宇宙学》是霍金的代表作,该书系统而全面地介绍了宇宙学的基础知识以及宇宙的演化历程。

它既包括了物理学方面的严密证明,也包括了哲学性的讨论,成为科学和文学的结合体。

高一课件集6.1 经典力学的巨大成就和局限性

高一课件集6.1  经典力学的巨大成就和局限性

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五、经典力学的局限性 1、经典力学只适用于处理物体的低速运动(v <<c)。
2、经典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、经典力学规律只在惯性参考系中成立 ——经典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。
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惯性参考系:
凡是牛顿定律成立的参考系,称为惯性参考系,简称
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第二阶段: 从伽利略到牛顿。是经典力学从基本要领、基本定律 到建成理论体系的阶段,在这一阶段有一系列的科学家为
经典力学打下重要基础。
第三阶段: 牛顿之后。经典力学又有新的发展,这一阶段主要是 后人对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。
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我们认识物理这门学科,已经有三年了,同学们,你 有没有意识到自己是幸运的?我们从一开始就被直接带入 了这座宏伟壮丽的物理学大厦。而这座大厦是由一大批杰 出的物理学家前赴后继、呕心沥血构建而成的。
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经典力学应用一瞥
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四、经典力学方法论的意义 经典力学方法的典型就是伽利略和牛顿的研究方法
伽利略开创了将实验、逻辑(数学)相结合的方法
——“自然数学化”的方法。
牛顿的方法可称为“归纳—演绎法”,演绎的结果必 须诉诸实验验证。
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伽利略和牛顿的科学方法影响深远,成为后来物理学 家的一种朴实的自发倾向,并不断得到发展和完善,逐渐 成为一种传统,甚至作为社会科学和哲学的方法论,意义 很大。
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实验观察、
主要的科学研究方法
数学推理
力学方面的主要成就 笛卡儿 法国,
惯性定律
1596~1650年
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实验观察、
主要的科学研究方法

物理知识点

物理知识点

物理知识点1. 力学基础- 牛顿运动定律:描述物体运动状态与作用力之间的关系。

- 动量守恒:在没有外力作用的系统中,总动量保持不变。

- 能量守恒:能量在不同形式之间转换,但总量保持不变。

2. 电磁学- 库仑定律:描述静止点电荷之间的相互作用力。

- 高斯定律:描述电场线通过闭合曲面的通量与曲面内电荷量的关系。

- 法拉第电磁感应定律:描述变化的磁场产生电场的现象。

3. 热力学- 热力学第一定律:能量守恒在热力学过程中的表现。

- 热力学第二定律:描述热能转换和熵增原理。

- 理想气体定律:描述理想气体状态方程。

4. 光学- 光的折射:光在不同介质之间传播时速度和方向的变化。

- 光的反射:光在遇到界面时返回原介质的现象。

- 光的干涉和衍射:光波相遇时产生的叠加效应。

5. 量子力学- 波粒二象性:微观粒子同时具有波动性和粒子性。

- 海森堡不确定性原理:粒子的位置和动量不能同时被精确测量。

- 薛定谔方程:描述量子态随时间演化的方程。

6. 相对论- 狭义相对论:描述在所有惯性参考系中物理规律的不变性。

- 广义相对论:描述引力作为时空曲率的结果。

7. 原子物理- 原子结构:原子由原子核和电子云组成。

- 波函数:描述电子在原子中的概率分布。

- 能级:原子中电子的能量状态。

8. 核物理- 核力:强相互作用,维持原子核内部粒子的结合。

- 放射性衰变:不稳定原子核自发转变为稳定状态的过程。

- 核裂变与核聚变:原子核分裂或合并释放能量的过程。

以上总结了物理学中的主要知识点,涵盖了从经典力学到现代物理学的多个领域。

物理学的经典与现代

物理学的经典与现代

物理学的经典与现代本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!物理学的经典与现代经典物理的产生一般认为从文艺复兴时期开始,前期经过许多科学家,特别是伽利略、笛卡尔、惠更斯等先贤的努力,建立起力学的实验基础。

牛顿总结前人的成果,确立了经典力学的基本理论体系,麦克斯韦、玻尔兹曼等确立了经典统计力学和电磁场理论。

经典物理经过几百年的不断发展和完善,形成了自然科学中唯一有完整的理论、思想、数学推理和研究方法体系的学科。

牛顿力学和麦克斯韦电动力学号称经典物理的两大支柱,牛顿和麦克斯韦在物理学界的位置,可以相比于中医学的先圣张仲景。

现代物理从20世纪初始兴起,由爱因斯坦、玻尔为代表的众多科学家的杰出工作,创立了相对论和量子力学,开创了物理学的新局面。

以相对论和量子力学标志的、研究微观、高速物理现象的新的理论和方法体系,统称现代物理学。

现代物理学在原子、分子、固体、原子核、天体力学和宇宙学、等离子体、激光技术、基本粒子、半导体、超导的研究中得到了广泛的应用。

有人称相对论和量子力学的创立是物理学上的一次革命。

更多的局外人则认为现代物理是一种全新的理论,完全推翻和取代了经典物理学,经典物理已经完成了自己的历史使命,现代社会已经不再需要她。

这其实是一种误解。

如果我们从历史和现实的的角度重新审视事实,就会发现,经典物理没有被抛弃,她不仅是现代物理产生的温床、理论与方法的启示、研究的工具,更是现代社会的顶梁柱,仍在现今众多高科技领域中发挥着不可替代的作用。

下面,我从以下三个方面讨论现代物理与经典物理的关系,从而说明重视经典是物理发展的需要,是现代科学、社会发展的需要。

1 现代是经典恰当的扩展爱因斯坦在创立狭义相对论时,提出了两个基本假定:相对性原理和光速不变原理[1]。

首先我们注意到,爱因斯坦的相对性原理与伽利略相对性原理惊人地相似,比较一下就可以看到:伽利略相对本文由论文联盟http://收集整理性原理(由伽利略等人经过反复多次的实验检验而提出):一个相对于惯性参照系做匀速直线运动的系统,其内部所发生的一切力学过程,都不受系统运动的影响,或一切惯性系统都是等价的。

《经典力学的局限性》 知识清单

《经典力学的局限性》 知识清单

《经典力学的局限性》知识清单一、经典力学的发展历程经典力学的发展可以追溯到古希腊时期。

亚里士多德对物体的运动进行了初步的观察和思考,但他的观点存在很多错误。

直到 17 世纪,伽利略通过实验和观察,推翻了亚里士多德的一些错误观点,为经典力学的建立奠定了基础。

牛顿在前人的基础上,提出了牛顿运动定律和万有引力定律,构建了完整的经典力学体系。

经典力学在宏观、低速、弱引力的情况下,能够非常准确地描述物体的运动规律,对物理学的发展和工程技术的进步产生了巨大的影响。

二、经典力学的适用范围1、宏观物体经典力学主要适用于宏观物体,即可以直接观察到的物体,如天体、车辆、建筑物等。

对于微观粒子,如电子、质子等,经典力学不再适用,需要用量子力学来描述。

2、低速运动当物体的运动速度远小于光速时,经典力学能够很好地描述其运动规律。

但当物体的速度接近光速时,经典力学就会出现偏差,需要用到相对论来修正。

3、弱引力场在弱引力场的情况下,经典力学可以准确地计算物体之间的引力相互作用。

然而,在强引力场,如黑洞附近,经典力学就不再适用,需要广义相对论来描述。

三、经典力学在高速运动中的局限性1、质量的相对性根据相对论,物体的质量会随着其运动速度的增加而增大。

但在经典力学中,物体的质量被认为是恒定不变的。

当物体的速度接近光速时,这种质量的相对性会导致经典力学的计算结果出现很大的误差。

2、时间和空间的相对性相对论指出,时间和空间是相互关联的,并且会随着物体的运动状态而发生变化。

在高速运动的情况下,经典力学中绝对的时间和空间观念不再成立。

四、经典力学在微观世界中的局限性1、粒子的波动性在微观世界中,粒子具有波动性,不能简单地用经典力学中的粒子模型来描述。

例如,电子在原子中的运动不能用经典的轨道概念来解释,而需要用量子力学中的概率波来描述。

2、不确定性原理量子力学中的不确定性原理表明,我们不能同时精确地确定粒子的位置和动量。

这与经典力学中可以精确确定物体的位置和速度的观念完全不同。

经典力学发展简史

经典力学发展简史

经典力学发展简史经典力学是物理学中的一个重要分支,它研究物体的运动规律和相互作用,是自然科学的基础之一。

本文将为您详细介绍经典力学的发展历程,从古代到现代,逐步揭示出经典力学的演变脉络。

古代力学与牛顿力学的奠基古代力学的起源可以追溯到古希腊时期,当时的哲学家和数学家们开始探索物体的运动规律。

亚里士多德提出了自然物体的四种运动状态,即自由下落、自由上升、平抛和圆周运动。

然而,这些理论并没有提供准确的数学描述和实验依据。

17世纪,英国科学家伽利略·伽利莱和德国科学家约翰内斯·开普勒的工作为经典力学的发展奠定了基础。

伽利略提出了惯性定律,即物体在没有外力作用下会保持匀速直线运动或静止状态。

开普勒则通过对行星运动的观测和分析,提出了行星运动的三大定律,为后来的力学研究提供了重要的实验数据。

然而,真正将经典力学推向高峰的是英国科学家艾萨克·牛顿。

在1687年,牛顿发表了《自然哲学的数学原理》,提出了牛顿三大定律和万有引力定律。

牛顿三大定律分别是:惯性定律、动量定律和作用-反作用定律,这些定律为物体的运动提供了准确而简洁的描述。

同时,牛顿的万有引力定律揭示了天体运动的本质规律,为后来的天体力学研究提供了重要的基础。

拉格朗日力学与哈密顿力学的发展18世纪末至19世纪初,法国科学家约瑟夫·路易·拉格朗日和爱尔兰科学家威廉·哈密顿分别提出了拉格朗日力学和哈密顿力学,为经典力学的发展注入了新的思想和方法。

拉格朗日力学是一种以广义坐标为基础的力学体系,它通过定义拉格朗日函数和运动方程来描述物体的运动。

拉格朗日力学的优势在于它能够将复杂的力学问题转化为简单的数学形式,从而简化了求解过程。

哈密顿力学则是一种以广义坐标和广义动量为基础的力学体系,它通过定义哈密顿函数和哈密顿方程来描述物体的运动。

哈密顿力学的优势在于它能够更加直观地描述物体的动力学特性,尤其适用于描述宏观系统和量子力学中的问题。

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经典力学与现代物理物理2第6章安徽合肥十中钟建和本章概述这一章是在学生学习了宏观物体机械运动的规律、牛顿运动定律、机械功与机械能之后,使学生进一步了解经典力学的伟大成就与不足,通过对一些物理现象的分析与研究,使学生初步接触到现代物理的研究方法、思想和理论。

这一章是以肯定牛顿运动三定律是整个经典力学的基础、肯定了当时牛顿等科学家的思想方法的重大意义为背景,指出了经典力学存在着局限性,引出爱因斯坦的狭义相对论、普朗克的量子理论、光电效应及其规律和玻尔的原子结构模型。

这一章涉及到的教学内容较新,知识跨度较大,特别是相对论一节对学生的数学思维能力、空间想象能力要求较高,光电效应中光子、光电子、光电流、光子的能量、光的强度、极限频率等物理概念都很抽象,玻尔的原子结构模型的产生以及用它解释线状光谱的产生机理对学生的理解能力要求也很高。

教学中应该充分考虑到学生的知识水平与思维能力,适当介绍一些科普知识、物理学史,适时地运用多媒体来辅助教学,使学生在欣赏着前人的研究方法与成果的同时,在充满着激情和追求气氛中学习这一章。

课时划分本章可划分为4课时第一课时讲授6.1经典力学的巨大成就和局限性第二课时讲授6.2狭义相对论的基本原理第三课时讲授6.3爱因斯坦心目中的宇宙第四课时讲授6.4微观世界与量子论6.1经典力学的巨大成就和局限性教学要求1.通过对以牛顿为代表的经典力学的总结与回顾,体会前人的研究途径与方法,认识到经典力学的巨大成就以及对人类的影响。

2.从认识论和方法论的角度介绍经典力学的局限性,培养学生的思想、方法。

教学建议1.怎样介绍《原理》的产生背景、内容,怎样对《原理》进行评价?教材中安排了《原理》这部分内容目的是让学生了解在当时的社会背景、知识背景下,牛顿等科学家是怎样得到对整个物理学产生巨大影响的包括运动三定律的物理规律。

教学中应该把重点放在让学生感受前人坚忍不拔的探索精神、科学严谨的思维方法和谦虚的态度,不要过多地介绍《原理》中的其它内容,对一些感兴趣的学生可以推荐其通过阅览室、互联网查阅更多的相关资料。

2.对经典力学的巨大成就的教学,不能变成知识的总结和规律的整理,应该把重点放在让学生知道经典力学的重要地位、对人类产生的积极影响,他们的方法论对自然科学甚至社会科学都有重大的意义。

3.经典力学的局限性的教学,应该在充分肯定经典力学的重要地位的前提下,从认识论的角度去引导学生,注意通过教学活动以达到培养学生科学的思想方法、正确的世界观。

4.本节的教学应该自始至终地渗透科学观点和思维方法的培养,激发学生发现问题的兴趣,敢于向困难挑战的精神,能客观地科学地对自己的研究成果进行评价。

5.教学中可以结合牛顿、伽利略的杰出贡献,从他们超人的智慧、坚强的毅力的角度适时、适当的介绍一点物理学史。

6.建议认真组织并评价课后作业3:撰写一篇题为“关于伽利略、牛顿的科学研究方法对物理学发展的意义”的小论文,鼓励学生通过各种渠道获取相关的信息。

6.2狭义相对论的基本原理教学要求1.通过学生熟悉的物理事例让学生理解经典力学中的时空观(绝对时空观),使学生首次对时空进行研究。

2.通过对追光问题的思考,结合伽利略性原理提出惯性系的概念,从对实际问题的研究中发现并思考问题。

3.了解狭义相对论两个基本公设的产生基础,它与经典时空观的矛盾,知道爱因斯坦就是在解决这一矛盾的过程中提出了狭义相对论。

教学建议1.在介绍经典力学的绝对时空观时应该使学生明白这种时空观特点是时间和空间是分离的、绝对的,与物质的运动形式无关,而得出这些观点的主要渠道是直觉和经验。

在教学中应该注意到这种时空观已经被学生所接受,不能急着说这种观点不正确,相反可以肯定这些观点对于跑动、乘车甚至与乘坐高速运动的火箭的观察者来说,时间和空间都是同一的。

2.追光问题的思考在本节中的地位相当重要,教学中可以运用所学过的知识作简要的分析和说明,可以组织学生讨论、设想、相互评价,没有必要涉及更深的理论,但应该使学生知道两种结论似乎都不能令人满意。

这也就提出了问题,科学家是怎样寻求答案的。

3.伽利略相对性原理中首先提出了惯性系的概念,指出了惯性系中的力学规律都相同,所有的惯性系都等价。

在教学中应该处理好教材中给出的讨论题,可以让学生讨论出在三种情况下得到三种不同的结果,都与“光速不变”产生矛盾,而“光速不变”这一结论只能用“大量的事实证明”来直接告诉学生。

4.狭义相对论的两个基本公设的提出,是针对伽利略的相对性原理与光速不变这一事实发生矛盾时,爱因斯坦在寻求二者的统一。

在教学中应该把重点放在介绍爱因斯坦超人的智慧和独特的思维方式上,在要求上只能作为科普知识,没有必要作过多的要求。

5.狭义相对论的相关知识很多学生只是了解一点点,本节教学中可以让学生相互交流、讨论,可以介绍一点有关狭义相对论的小故事,目的是激发学生的学习兴趣,但不能过多的理论。

6.3爱因斯坦心目中的宇宙教学要求1. 通过对同时的相对性实验的研究使学生进一步理解同时的相对性与光速不变原理之间的关系,认识到时间不能绝对定义而与物体的运动速度有关,认识到经典的绝对时空观存在着缺陷。

2. 在光速不变的前提下,通过对不同参考系中的坐标变换,介绍爱因斯坦的相对的时空观,使学生了解到时间和空间都与物质的运动有关。

3. 能根据爱因斯坦的时空观得到长度收缩效应和时间延缓效应这两个重要的结论,使学生进一步认识到牛顿的经典时空观只是爱因斯坦相对论的时空观在低速情形下的近似。

4. 使学生了解物体的质量也与物体的速度有关,介绍并解释爱因斯坦的质能关系E=mc 2,并说明在相对论中质量与能量之间是相互联系的。

5. 通过对具体问题的研究使学生认识到相对论思想的重要意义,同时也应该使学生知道在物体的速度不太高的情况下,经典力学的规律仍然是解决实际问题的基本理论。

教学建议1. 同时的相对性实验的研究是本节的重点内容,正是由于对这个实验的研究才否定了同时的绝对性。

在教材的处理上应该力求让学生感受到有必要对时间和空间进行研究,没有必要在对A 、B 两观察者的观察结果去作详细的计算,可以让学生去阅读、质疑、讨论。

2. 时空的相对性是具体研究时间和空间与物体的速度有怎样关系,因此是本节的重点也是个难点,教学中对变换式子(1)、(2)和变换式子(3)、(4)只要说出它们建立的前提条件不同,不要对式子中的系数的物理意义过多地加以分析,可以直接告诉学生爱因斯坦从变换式子(3)、(4)导出关系221c v t v x x -'+'=和2221c v x c v t t -'+'= 这两个式子给出了时间和空间与速度之间的定量关系,同时要告诉学生当v 远小于C时就近似式子(1)、(2)。

3.对两个效应的教学应该注意这几点:(1)只要给出结论不要推导过程,使学生知道“动尺变短,动钟变慢”;(2)要多例举一些相关例子让学生感受相对论的两个奇特的效应;(3)应该说明在低速情形下时间和空间随物体速度的变化是很小很小的,但在高速(可以与光速比较)时就不能忽略了。

4.爱因斯坦的质量公式告诉人们物体的质量也是随物体的速度而变化的,这与经典力学中“物体的质量不随物体的运动状态而改变”的观点不一致,应该告诉学生在低速时这种影响很小,可以让学生根据质量公式作个简单的分析,当物体的速度v≈c时,物体的质量达无穷大。

5.在进行质能关系E=mc2的教学时,不能以学生会用此关系式计算为目的,而是要向学生灌输一种新的相对论的质能思想,了解到质量和能量之间存在着这种内在的联系。

6.做好本节的小结在教学中也十分的重要,可以按照从发现问题→研究问题→提出假设→理论研究→实验验证的物理研究方法的顺序进行整理,应该再一次强调本节所得到的这些结论都是以狭义相对论的两个基本公设为基础的。

6.4微观世界与量子论教学要求1.初步认识量子物理学与经典物理学的区别,了解量子物理学对人类社会的进步产生的影响。

2.了解光电效应的实验规律,从中感受光的粒子性,通过对实验的研究和分析使学E=、极限频率、光电子和光电流的基本概念。

生了解光子、光子的能量νh3.了解光谱、氢原子光谱,知道用玻尔的原子模型来解释原子的线状光谱,知道原νh︱E m-E N︱决定。

子的能级以及原子跃迁时发射或吸收光子的频率由=4.介绍光的波粒二象性和物质波,进一步开拓学生的视野,能够更全面地认识整个物理学的发展、人类对整个自然的认识。

教学建议1. 光电效应是人类认识到光具有粒子性的重要实验,也是量子物理学产生的实验基础,在对这部分内容的教学时应该注意以下几点:(1)赫兹等科学家发现光电子是人们进一步研究光电效应的开始,在这里可以暗示学生光可能有能量;(2)实验探究——光电效应的实验规律是本节的重点,要使学生在实验探究过程中认识光电管、光电流,感受到光具有能量并且与其频率有关,理解极限频率、光的强度等概念。

(3)在上面实验的基础上介绍爱因斯坦的光量子理论,让学生用E=νh 去感受不同频率的光所具有的能量不同。

2. 实验指导:(1)介绍光电管以及实验电路;(2)引导学生使用正确的探究方法(包括如何改变条件、控制变量);(3)提示观察目标:电流表示数的变化;(4)指导学生做好记录;(5)组织学生针对实验中的现象进行讨论。

3. 实验规律的分析论证实际上是在总结实验现象的同时介绍爱因斯坦的光量子理论,教学中要注意现象与理论的对应关系,如:从紫光能产生光电效应而红光不能→提出极限频率→不同金属的极限频率不同;从光电效应产生的瞬时性→提出光量子→光子的能量νh E =;从照射光的强度增加光电流增大→光的强度越大代表单位时间内发射的光子数越多。

4. 玻尔原子模型的教学可以从下面几个环节进行:(1)从线状光谱的产生原因提出问题;(2)简要介绍卢瑟福的原子核式结构,并说明它不能解释线状光谱的产生;(3)介绍玻尔原子模型的能量量子化与轨道半径量子化、能级、跃迁规律,它很好地解释了线状光谱的产生,并经过了实验验证。

5. 在介绍实物粒子与波的时候应该注意总结光的波粒二象性,从德布罗意的物质波长λ=ph 进一步认识到物理学的奇妙与和谐,还应该告诉学生人类认识自然永无止境,物理学的明天会更加绚丽。

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