高中物理 6.6 经典力学的局限性课件 新人教版必修2 (2).ppt

6 经典力学的局限性 1 知道牛顿运动定律的适用范围 2 了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用 3 知道质量与速度的关系 知道高速运动中必须考虑质量变化 一 二 三 在低速运动中 物体的质量增大十分微小 可以忽略 经典力学完全适用 但如果物体的速度接近光速 物体的质量明显增大 经典力学就不适用了 2 在牛顿看来 位移和时间的测量与参考系无关 相对论认为 同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的 一 二 三 二 从宏观到微观1 19世纪末20世纪初 物理学研究深入到微观世界 发现了电子 质子 中子等微观粒子 而且发现它们不仅具有粒子性 同时还具有波动性 20世纪20年代 量子力学建立 它能够正确地描述微观粒子运动的规律性 并在现代科学技术中发挥了重要作用 2 经典力学的适用范围 只适用于低速运动 不适用于高速运动 只适用于宏观世界 不适用于微观世界 一 二 三 三 从弱引力到强引力爱因斯坦的广义相对论说明 在强引力的作用下 牛顿引力理论将不再适用 一 二 三 四 一 认识经典力学的局限性我们应该认识到人类对自然界的认识过程都是从肤浅到深刻 从片面到全面 一步步深入 一步步完善的 所以理论的完善也需要一个过程 经典力学理论不可能穷尽一切真理 必有其局限性 现在可认为经典力学理论是狭义相对论和量子理论的特例 1 宏观物体与微观粒子行为的差异 宏观物体具有粒子性 微观粒子不仅具有粒子性 同时还具有波动性 又称波粒二象性 2 经典力学理论的适用范围 弱引力 低速运动的宏观物体 温馨提示相对论和量子力学的出现 并不说明经典力学失去了意义 只是说明各有一定的适用范围 一 二 三 四 二 经典力学与相对论 量子力学的比较1 经典力学适用于低速运动的物体 不适用于高速 接近光速 运动的物体 狭义相对论阐述物体在以接近光的速度运动时所遵从的规律 2 经典力学适用于宏观世界 一般不适用于微观粒子 而量子力学则能够正确描述微观粒子的运动规律 3 在弱引力的情况下 牛顿万有引力定律与实验结果符合得很好 而在强引力的情况下 万有引力定律不再适用 而爱因斯坦的广义相对论则能够解释强引力情况下的作用规律 4 相对论和量子力学并没有否定经典力学 经典力学是二者在一定条件下的特殊情形 一 二 三 四 温馨提示经典力学的适用范围是宏观 低速 弱引力等 但对于微观 高速 强引力问题却不适用 量子力学则能够正确描述微观粒子的运动规律 而高速 强引力问题则要用相对论去解释 一 二 三 四 三 从低速到高速引起的变化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 人造地球卫星及宇宙飞船等 有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近 这样的速度称为高速 一 二 三 四 3 速度合成与两个公设 在经典力学中 时间和空间互不相干 它们的存在和测量均与运动无关 故有v船岸 v船水 v水岸 但在两个不同参考系中 速度总与位移及时间间隔的测量相联系 因而上式不成立 1905年 爱因斯坦提出了两个公设 狭义相对论的基础 1 相对性原理 物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式 2 光速不变原理 在一切惯性参考系中 测量到的真空中的光速c都一样 一 二 三 四 四 对两种时空观的认识时空是对物质存在及运动的描述 其中 时间描述物质运动的持续性 空间描述物质存在的广延性 1 经典力学的时空观认为时间就其本质而言 是永远均匀地流逝 与任何外界无关 空间就其本质而言是与任何外界事物无关的 它从不运动 并且永远不变 也称为绝对时空观 2 相对论时空观认为时间和空间是相互联系 相互影响的 并且与物质的存在及运动密切相关 例如 1 运动的时钟变慢 2 运动的尺子变短 一 二 三 四 类型一 类型二 例题1 多选 关于经典力学和狭义相对论 以下说法中正确的是 a 经典力学只适用于低速运动 不适用于高速运动 速度接近真空中的光速 b 狭义相对论只适用于高速运动 速度接近真空中的光速 不适用于低速运动c 经典力学既适用于低速运动 也适用于高速运动 速度接近真空中的光速 d 狭义相对论既适用于高速运动 速度接近真空中的光速 也适用于低速运动 类型一 类型二 解析 狭义相对论既适用于高速运动的物体 也适用于低速运动的物体 经典力学是狭义相对论在一定条件下的特殊情形 只适用于低速运动的物体 答案 ad题后反思要比较经典力学和相对论的区别 关键不但要知道各自的适用范围 还要区分开两个速度 速度远小于真空中光速的 称为低速 速度接近于真空中光速的 称为高速 类型一 类型二 例题2 一个原来静止的电子 经电压加速后 获得的速度为v 6 106m s 问电子的质量增大了还是减小了 改变了百分之几 点拨 由爱因斯坦