2016-2017学年高中物理 第6章 万有引力与航天新人教版必修2_6

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 必修 2 万有引力航天 第六章 第六节 经典力学的局限性 第六章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业7 易错案例剖析6 学习目标定位 * 了解经典力学的适用范围 * 了解相对论和量子力学理论 * 认识到知识的变化性与无穷性，培养献身于科学的时代精神 课堂情景切入 经典力学在人类活动的 “正常 ”范围内是非常准确的。所谓 “正常 ”范围是指：其中遇到的速度远小于光速，尺寸 远大于分子但又不比银河系大很多倍，引力也不比地球引力大很多倍。只有在相对论问世之后，我们才开始了解神奇的高速 世界、认识变化多彩的星空，奥秘无穷的宇宙才为我们掀开又一层神秘的面纱。 知识自主梳理 1经典力学的基础是 _，牛顿运动定律和万有引力定律在 _、 _、弱引力的广阔领域，包括 _的研究中，经受了 实践的检验，取得了巨大的成就。 2狭义相对论阐述物体以 _的速度运动时所遵从的规律。 从低速到高速 牛顿运动定律 宏观 低速 天体力学 接近光 3在经典力学中，物体的质量是不变的，而狭义相对论指出，质量要随物体运动速度的增大而 _，两者在速度 _光速的条件下是统一的。 4经典力学认为位移和时间的测量与参考系 _，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与 参考系 _。 增大 远小于 无关 有关 1电子、质子、中子等微观粒子不仅具有 _，同时还具有波动性，它们的运动规律有很多 情况下不能用经典力学来说明，而 _能够正确地描述微观粒子的运动规律。 2经典力学的适用范围：只适用于 _运动，不适用于 _运动；只适 用于 _世界，不适用于 _世界。 从宏 观 到微 观 粒子性 量子力学 低速 高速 宏观 微观 1915年，爱因斯坦创立了 _，这是一种新的时空与引力的理论。在强引力的情况 下，牛顿引力理论不再适用。当物体的运动速度远小于光速 c(3108m/s)时，相对论物理学与经典物理学的结论 _，当另一个重要常数即 “普朗克常量 ”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论 _。 从弱引力到 强 引力 广义相对论 没有区别 没有区别 重点难点突破 一、 经 典力学的成就 1实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。 2界定了自然科学应有的基本特征。 3将 “实验和数学 ”相结合的方法推广到物理学的各个分支上，形成了完整的经典力学体系。 二、从低速到高速 1 低速与高速的概念 (1)低速：远小于光速的速度为低速，通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞 船等物体的运动皆为低速运动物体。 (2)高速：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。 特 别 提醒： (1)狭义相对论中，物体在静止时质量最小，随着运动速度的增加，它的质量也在不断变大，对于高速运动物体， 牛顿定律已不再适用。 (2)根据相对论的质速关系，若某物体的运动速度达到光速 c，它的质量应是无穷大，这显然不符合事实，光速 c是所有物体的最大速度。 答案： B 三、从宏 观 世界到微 观 世界 1 宏 观 世界粒子的运 动 特点 粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。 2 微 观 粒子的运 动 特点 就单个粒子来说，运动没有确定的运动轨迹，微观粒子既有粒子性，又有波动性。 3 适用范 围 经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。 四、从弱引力到 强 引力 1 经 典力学与行星 轨 道的矛盾 按牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合 的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。 实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合的很好。 2 适用范 围 经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。 五、 经 典力学和相 对论 及量子力学的关系 经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例，它包含于相对论和量子力学之中，相对论和量子力学的建立并 没有否定经典力学。 考点题型设计 对经 典力学的局限性的 认识 解析： 人 们对 客 观 世界的 认识 要受到所 处 的 时 代的客 观 条件和科学水平的制 约 ，所以形成的看法也都具有一定的局限 性，人 们 只有不断 扩 展自己的 认识 ，才能掌握更广 阔领 域内 的不同事物的本 质 与 规 律；新的科学的 诞 生并不意味着 对 原 来科学的全 盘 否定，只能 认为过 去的科学是新的科学在一定 条件下的特殊情形。 答案： BCD 答案： 不适用，经典力学适用于弱引力问题，而 “黑洞 ”问题属于强引力问题，经典力学不再适用。 从低速到高速 答案： 增大了 0.02% 点 评 ： 在 这 种情况下，由于 质 量改 变 很小，可以忽略 质 量的改 变 ， 经 典力学理 论 仍然适用，而宏 观 物体的运 动 速度 一般都很小 (相比于光速 )，所以 经 典力学解决宏 观 物体的 动 力 学 问题 是适用的。 D通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量 的变化 答案： CD 解析： 公式中 m0是静止 质 量， m是物体以速度 v运 动时 的 质 量， A不 对 。由公式可知，只有当 v接近光速 时 ，物体的 质 量 变 化才明 显 ，一般情况下物体的 质 量 变 化十分微小，故 经 典力学仍然适