高中物理 第6章 第6节 经典力学的局限性期末课时同步复习课件 新人教版必修2.ppt

第六节经典力学的局限性 19世纪30年代 爱因斯坦提出了 虫洞 理论 所谓 虫洞 是宇宙中的隧道 它能扭曲空间 可以让原本相隔亿万千米的地方近在咫尺 科学家认为 如果研究成功 人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置 现在 人类被 困 在地球上 要航行到最近的一个星系 动辄需要数百年时间 是目前人类不可能办到的 但是 未来的太空航行如使用 虫洞 那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方 如果你希望知道地球距今一百万年后的样子 我可以告诉你方法 格林说 先建好一艘太空船 然后以接近光速的高速度开始飞行 当你在高速飞行的飞船上过了一年返回地球时 走出飞船后你会发现地球上已经过了100万年 你已经到了地球上的未来 1 了解牛顿力学的局限性 2 了解牛顿的时空观和爱因斯坦的时空观 3 知道宏观粒子与微观粒子的运动规律不完全相同 人类对自然界的认识还没有止境 4 人类对自然界的认识没有止境 课前预习 一 从低速到高速1 低速与高速的概念 通常所见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接近于 这样的速度称为高速 2 速度对质量的影响 在经典力学中 物体的质量是不随运动状态改变的 光速 按照20世纪初著名物理学家 建立的狭义相对论 物体的质量随运动速度的增大而增大 物体的质量与运动速度 爱因斯坦 的关系是m 其中m0为物体静止时的质量 m是物体速度为v时的质量 c是真空中的光速 二 从宏观到微观1 宏观世界物体的运动特点 宏观物体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 三 从弱引力到强引力1 弱引力与强引力 1 每一个天体都有一个引力半径 半径的大小由天体的 决定 2 当天体间的距离远 引力半径时 它们间的引力就是弱引力 3 当天体间的距离远 引力半径时 它们间的引力就是强引力 2 微观世界粒子的运动特点 微观粒子既有 又有 就单个粒子而言 运动没有确定的运动轨迹 粒子性 波动性 质量 大于 小于 2 经典力学与行星轨道的矛盾 按照牛顿的万有引力理论 行星应该沿着一些 轨道做周期性运动 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得很好 3 经典力学的适用范围和局限性 1 经典力学只适用于 运动 不适用于 运动 椭圆 低速 高速 2 经典力学只适用于 世界 不适用于 世界 3 经典力学只适用于 不适用于 4 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 参考系中成立 惯性 宏观 微观 弱引力 强引力 经典力学的成就有哪些 又有哪些局限性 1 成就 牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起来 是人类对自然界认识的第一次大综合 是人类认识史上的一次重大飞跃 2 局限性 1 从低速到高速 牛顿力学所研究的各种物体的速度远远小于真空中的光速 物体的质量 时间 空间的存在和测量均与运动无关 而爱因斯坦的狭义相对论阐述的物体在以接近光速运行时的运动规律与经典力学是不同的 2 从宏观世界到微观世界 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 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 质量要随着物体运动速度的增大而增大 即m 微观世界粒子的运动特点 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 名师提示 经典力学的适应范围 低速 宏观物体的运动 量子力学的研究对象 高速 微观粒子的运动 尝试应用 经典力学不能适用于下列哪些运动 a 火箭的发射b 宇宙飞船绕地球的运动c 勇气号 宇宙探测器的运动d 微观粒子的波动性解析 d项是微观粒子的运动 经典力学不适用于微观物体的运动 答案 d 对物理学史的考查 以下说法正确的是 a 经典力学理论普遍适用 大到天体 小到微观粒子均适用b 经典力学理论具有一定的局限性c 在经典力学中 物体的质量不随运动状态改变而改变d 相对论和量子力学否定了经典力学理论 解析 经典力学理论具有一定的局限性 它只适用于低速 宏观物体的运动 选项a错误 b正确 在经典力学中 物体的质量不随运动状态的改变而改变 即物体的质量和物体运动的速度无关 选项c正确 相对论和量子力学并没有否定过去的科学 而是认为经典力学理论是在一定条件下的特殊情形 选项d错误 答案 bc名师归纳 解答有关物理学史的问题时 应在理解的基础上记忆经典力学的成就和适用范围 以及经典力学与相对论和量子力学的关系 变式应用 下列说法中正确的是 a 经典力学适用于任何情况下的任何物体b 狭义相对论否定了经典力学c 量子力学能够描述微观粒子运动的规律性d 万有引力定律也适用于强相互作用力 c 基础练 1 下列说法中正确的是 a 牛顿运动定律就是经典力学b 经典力学的基础是牛顿运动定律c 牛顿运动定律可以解决自然界中的所有问题d 经典力学可以解决自然界中的所有问题 b 解析 万有引力定律适用于弱作用 不适用于强作用力 答案 ab 2 对于下列说法正确的是 a 经典力学的质量是不变的b 经典力学的时间和空间是独立于物体运动的c 万有引力定律适用于强作用力d 物体的速度可以是任意值 3 关于经典力学和相对论 下列说法正确的是 a 经典力学和相对论是各自独立的学说 互不相容b 相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的c 相对论和经典力学是两种不同的学说 二者没有联系d 经典力学包含于相对论之中 经典力学是相对论的特例 解析 相对论的建立并没有否定经典力学 经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形 d正确 答案 d 4 丹麦天文学家第谷连续20年详细记录了行星的运转过程中的位置的变化 这些资料既丰富又准确 达到了肉眼所能及的限度 但他并没有发现行星运动规律 对此 下列说法正确的有 占有大量感性材料是毫无意义的 第谷的工作为发现行星运动规律创造了前提 说明第谷没有真正发挥主观能动性 第谷缺少的是对感性材料的加工制作a b c d 解析 第谷经过20年的观察发现了天体的运动情况 但并没有总结形成理论 为开普勒 牛顿建立天体的运动规律创造了前提 答案 d 5 下列说法中正确的是 a 爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律b 爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律c 经典力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律d 经典力学的运动定律研究的是物体在高速运动时所遵循的规律 解析 经典力学适用于宏观物体的低速运动 爱因斯坦的狭义相对论适用于微观粒子的高速运动 在低速时得出的结论与经典力学基本一致 答案 bc 6 下列关于物体的质量的说法正确的是 a 在经典力学中 物体的质量不随运动状态而改变 在狭义相对论中 物体的质量也不随运动状态而改变b 在经典力学中 物体的质量随运动速度的增大而减小 在狭义相对论中 物体的质量随运动速度的增大而增大c 在经典力学中 物体的质量是不变的 在狭义相对论中 物体的质量随运动速度的增大而增大d 上述说法都是错误的 解析 据经典力学理论和狭义相对论的理论知 选项c正确 答案 c 提高练 7 日常生活中我们并没有发现物体的质量随物体的运动的速度变化而变化 其原因是 a 运动中物体无法称量质量b 物体的速度远小于光速 质量变化极小c 物体的质量太大d 物体的质量不随速度的变化而变化 解析 物体的质量与速度有关 m 但日常生活中所接触的物体的速度v远小于光速c 故m与m0相差极小 答案 b 8 关于经典力学和量子力学 下面说法中正确的是 a 不论是对宏观物体 还是微观粒子 经典力学和量子力学都是适用的b 量子力学适用于宏观物体的运动 经典力学适用于微观粒子的运动c 经典力学适用于宏观物体的运动 量子力学适用于微观粒子的运动d 上述说法都是错误的 解析 在微观世界里 解决粒子的波粒二象性的问题时牛顿力学无能为力 答案 c 9 通过一个加速装置对电子施加一很大的恒力 使电子从静止开始加速 则对这个加速过程 下列描述正确的是 a 根据牛顿第二定律 电子将一直做匀加速直线运动b 电子先做匀加速直线运动 后来以光速做匀速直线运动c 电子开始近似于匀加速直线运动