《2018年高中物理 第六章 萬有引力與航天 6.6 經(jīng)典力學(xué)的局限性課件 新人教版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年高中物理 第六章 萬有引力與航天 6.6 經(jīng)典力學(xué)的局限性課件 新人教版必修2.ppt（24頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、6.經(jīng)典力學(xué)的局限性,自我檢測,自主閱讀,一、從低速到高速 1.經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律。牛頓運動定律和萬有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊區(qū)域,包括天體力學(xué)的研究中,經(jīng)受了實踐的檢驗,取得了巨大的成就。 2.狹義相對論闡述了物體在以接近光的速度運動時所遵從的規(guī)律。 3.在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不變的,而狹義相對論指出,質(zhì)量要隨物體運動速度的增大而增大,即 ,兩者在速度遠小于光速的條件下是統(tǒng)一的。 4.經(jīng)典力學(xué)認為位移和時間的測量結(jié)果都與參考系無關(guān)。相對論認為,同一過程的位移和時間的測量與參考系有關(guān),在不同的參考系中是不同的。,,,,,,,,,,,,,,自我檢測,自主閱讀,二、

2、從宏觀到微觀 1.電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性,同時還具有波動性,它們的運動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明,而量子力學(xué)能夠很好地描述微觀粒子的運動規(guī)律。 2.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍:只適用于低速運動,不適用于高速運動;只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界。 三、從弱引力到強引力 1.1915年,愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對論,這是一種新的時空與引力的理論。在強引力的情況下,牛頓的引力理論不再適用。 2.當物體的運動速度遠小于光速c(3108 m/s)時,相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。當另一個重要常數(shù)即“普朗克常量”(6.6310-34 Js)可以忽略不計時,量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的

3、結(jié)論沒有區(qū)別。,,,,,,,,,,,自我檢測,自主閱讀,1.正誤辨析 (1)相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn),說明經(jīng)典力學(xué)已失去意義。( ) 解析:相對論與量子力學(xué)是對高速運動與微觀世界的解釋,經(jīng)典力學(xué)對宏觀物體的低速運動仍然具有意義。 答案: (2)原子中電子的運動能用經(jīng)典力學(xué)進行解釋。( ) 解析:電子屬于微觀粒子,它的運動規(guī)律不能用經(jīng)典力學(xué)解釋。 答案: (3)牛頓運動定律適用于低速、宏觀的研究領(lǐng)域。( ) 答案:√ (4)空氣中灰塵的運動能用經(jīng)典力學(xué)進行解釋。( ) 答案:√,自我檢測,自主閱讀,2.洲際導(dǎo)彈的飛行速度可達6 000 m/s,此速度在狹義相對論中屬于高速還是低速? 答案:屬于低速

4、,狹義相對論的高速是可以與光速相比較的速度,6 000 m/s的速度遠遠小于光速,屬于相對論中的低速。 3.相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)是否否定了經(jīng)典力學(xué)? 答案:相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn),說明人類對自然界的認識更加廣泛和深入,而不表示經(jīng)典力學(xué)已失去了意義,它只是使人們認識到經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍,經(jīng)典力學(xué)是相對論與量子力學(xué)的特例。,知識點一,知識點二,問題導(dǎo)引 在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對論中,物體的質(zhì)量有何不同?位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中有何區(qū)別? 要點提示在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)的改變而改變,同一過程的位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中是相同的;而在狹義相對論中,質(zhì)量要隨著物體運動速

5、度的增大而增大,同一過程的位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中是不同的。,知識點一,知識點二,知識歸納 1.低速與高速的概念: (1)低速:遠小于光速的速度為低速,通常所見物體的運動,如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體的運動皆為低速運動。 (2)高速:有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近,這樣的速度稱為高速。 2.速度對質(zhì)量的影響: (1)在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨速度而變。 (2)愛因斯坦的狹義相對論指出, ,其中m0為物體靜止時的質(zhì)量,m是物體速度為v時的質(zhì)量,c是真空中的光速。,知識點一,知識點二,3.速度對物理規(guī)律的影響:對于低速運動問題,一般用經(jīng)

6、典力學(xué)規(guī)律來處理。對于高速運動問題,經(jīng)典力學(xué)已不再適用,需要用狹義相對論知識來處理。 4.位移、時間與參考系的關(guān)系: 經(jīng)典力學(xué)認為位移和時間的測量與參考系無關(guān),相對論認為,同一過程的位移和時間的測量與參考系有關(guān),在不同的參考系中測量結(jié)果不同。,知識點一,知識點二,典例剖析 【例1】 一個原來靜止的電子,經(jīng)電場加速后速度為v=6106 m/s。問電子的質(zhì)量增大了還是減小了?改變了百分之幾? 答案:增大了0.02%,知識點一,知識點二,變式訓(xùn)練1如果真空中的光速為c=3.0108 m/s,當一個物體的運動速度為v1=2.4108 m/s時,質(zhì)量為3 kg,當它的速度為1.8108 m/s時,質(zhì)

7、量為多少? 答案:2.25 kg,知識點一,知識點二,問題導(dǎo)引 (1)19世紀末和20世紀初,物理學(xué)深入到微觀世界,發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子,它們的運動規(guī)律能完全用經(jīng)典力學(xué)解釋嗎? (2)“黑洞”是愛因斯坦廣義相對論中預(yù)言的一種特殊天體。它的密度極大,對周圍的物質(zhì)(包括光)有極強的吸引力,在研究“黑洞”時,經(jīng)典力學(xué)還適用嗎? 要點提示(1)不能。因為這些微觀粒子不僅具有粒子性,同時還具有波動性,它們的運動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明。(2)不適用,經(jīng)典力學(xué)適用于弱引力問題,而“黑洞”問題屬于強引力問題,經(jīng)典力學(xué)不再適用。,知識點一,知識點二,知識歸納 1.微觀世界:電子、質(zhì)

8、子、中子等微觀粒子的運動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明,而量子力學(xué)能夠正確地描述微觀粒子的運動規(guī)律。 2.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍:只適用于低速運動,不適用于高速運動;只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界。,知識點一,知識點二,3.經(jīng)典力學(xué)與相對論、量子理論的比較 (1)區(qū)別。,知識點一,知識點二,(2)聯(lián)系。 ①當物體的運動速度遠小于光速時,相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。 ②當另一個重要常數(shù)即“普朗克常量”可以忽略不計時,量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。 ③相對論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形。,知識點一,知識點二,典例剖析 【例2】關(guān)于經(jīng)典力學(xué)

9、、狹義相對論和量子力學(xué),下列說法正確的是( ) A.狹義相對論和經(jīng)典力學(xué)是相互對立、互不相容的兩種理論 B.經(jīng)典力學(xué)包含于相對論之中,經(jīng)典力學(xué)是相對論的特例 C.經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀物體的運動,量子力學(xué)只適用于微觀粒子的運動 D.不論是宏觀物體,還是微觀粒子,經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的 解析:相對論沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是相對論在一定條件下的特殊情形,選項A錯誤,B正確。經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速、弱引力的領(lǐng)域,量子力學(xué)適用于任何大小的物體系統(tǒng),選項C、D錯誤。 答案:B,知識點一,知識點二,規(guī)律方法 理解相對論和量子力學(xué)的兩點注意 (1)相對論和量子力學(xué)不是科學(xué)家的主觀臆想,是經(jīng)過實驗證

10、實的,相對論和量子力學(xué)所描述的現(xiàn)象是高速世界、微觀世界確實存在的事實。 (2)理解相對論和量子力學(xué)需要增強對高速世界、微觀世界的感性認識,跳出已有的對低速、宏觀領(lǐng)域的固有思維和認識。,知識點一,知識點二,變式訓(xùn)練2(多選)以下說法正確的是( ) A.經(jīng)典力學(xué)理論普遍適用,大到天體,小到微觀粒子均適用 B.經(jīng)典力學(xué)理論具有一定的局限性 C.在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)改變而改變 D.相對論和量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論 解析:經(jīng)典力學(xué)理論具有一定的局限性,它只適用于低速、宏觀物體的運動,選項A錯誤,B正確;在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)的改變而改變,即物體的質(zhì)量和物體運動的速度無關(guān),

11、選項C正確;相對論和量子力學(xué)并沒有否定過去的科學(xué),而是認為經(jīng)典力學(xué)理論是在一定條件下的特殊情形,選項D錯誤。 答案:BC,1,2,3,4,5,6,1.(多選)關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的偉大成就,下列論述正確的是 ( ) A.經(jīng)典力學(xué)第一次實現(xiàn)了對自然界認識的理論大綜合 B.經(jīng)典力學(xué)第一次預(yù)言了宇宙中黑洞的存在 C.經(jīng)典力學(xué)第一次向人們展示了時間的相對性 D.人們借助于經(jīng)典力學(xué)中的研究方法,建立了完整的經(jīng)典物理學(xué)體系 解析:經(jīng)典力學(xué)把天上物體和地面上物體的運動統(tǒng)一起來,從力學(xué)上證明了自然界的多樣性的統(tǒng)一,第一次實現(xiàn)了人類對自然界認識的理論大綜合。在研究方法上,人們把經(jīng)典力學(xué)中行之有效的實驗與數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法

12、推廣到物理學(xué)的各個分支上,相繼建立了熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等,形成了完整的經(jīng)典物理學(xué)體系。綜上所述,應(yīng)選AD。 答案:AD,1,2,3,4,5,6,2.下列說法正確的是( ) A.經(jīng)典力學(xué)適用于任何情況下的任何物體 B.狹義相對論否定了經(jīng)典力學(xué) C.量子力學(xué)能夠描述微觀粒子運動的規(guī)律性 D.萬有引力定律也適用于強相互作用力 解析:經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力的情況,故A項是錯誤的;狹義相對論沒有否定經(jīng)典力學(xué),在宏觀低速情況下,相對論的結(jié)論與經(jīng)典力學(xué)沒有區(qū)別,故B項是錯誤的;量子力學(xué)正確描述了微觀粒子運動的規(guī)律性,故C項是正確的;萬有引力定律只適用于弱相互作用力,而對于強相互作用力是不適

13、用的,故D項是錯誤的。 答案:C,1,2,3,4,5,6,3.(多選)物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對物質(zhì)世界的認識,推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命,促進了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進步。下列表述正確的是( ) A.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律 B.牛頓通過實驗證實了萬有引力定律 C.相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用 D.愛因斯坦建立了狹義相對論,把物理學(xué)推廣到高速領(lǐng)域 解析:萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的,但在實驗室里加以驗證是卡文迪許進行的,A對,B錯;相對論并沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)對于低速、宏觀物體的運動仍適用,C錯;狹義相對論的建立,是人類取得的重大成就,從而把物理學(xué)推廣到高速領(lǐng)域,D對。 答案:AD,

14、1,2,3,4,5,6,4.通過一個加速裝置對電子施加一很大的恒力,使電子從靜止開始加速,則對這個加速過程,下列描述正確的是 ( ) A.根據(jù)牛頓第二定律,電子將不斷做勻加速直線運動 B.電子先做勻加速直線運動,后以光速做勻速直線運動 C.電子開始近似于勻加速直線運動,后來質(zhì)量增大,牛頓運動定律不再適用 D.電子是微觀粒子,整個加速過程根本就不能用牛頓運動定律解釋 解析:電子在加速裝置中由靜止開始加速,開始階段速度較低,遠低于光速,此時牛頓運動定律基本適用,可以認為在它被加速的最初階段,它做勻加速直線運動。隨著電子的速度越來越大,接近光速時,相對論效應(yīng)越來越大,質(zhì)量加大,它不再做勻加速直線運動,牛頓運動定律不再適用。 答案:C,1,2,3,4,5,6,5.(多選)愛因斯坦的引力理論成就表現(xiàn)在( ) A.預(yù)言和發(fā)現(xiàn)了冥王星和海王星 B.水星近日點旋進存在每百年43″的附加值 C.光線在經(jīng)過大質(zhì)量星體附近時會發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象 D.天體間的引力與半徑的二次方成反比 解析:冥王星和海王星的軌道是根據(jù)萬有引力定律和牛頓運動定律計算得出的,天體間的引力與半徑的二次方成反比是萬有引力定律的內(nèi)容,故應(yīng)選BC。 答案:BC,1,2,3,4,5,6,6.在粒子對撞機中,有一個電子經(jīng)過高電壓加速,速度達到0.5c,則此時電子的質(zhì)量變?yōu)殪o止時的 倍。(結(jié)果保留三位小數(shù)) 答案:1.155,