教科版必修2 5.1经典力学的成就与局限性 课件（31张）.ppt

第五章经典力学的成就与局限性 教师参考 一 课程标准1 内容标准 1 初步了解经典时空观和相对论时空观 知道相对论对人类认识世界的影响 2 初步了解微观世界中的量子化现象 知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点 体会量子论的建立深化了人类对于物质世界的认识 二 高考内容及要求经典时空观和相对论时空观 三 教学建议本章属于介绍性质的内容 具体内容都不要求学生掌握 但是学习本章的内容知道 尽管经典力学有辉煌成就 但是真理具有相对性 在新的领域还有新的规律等待我们去发现 经典力学中时间和空间不因参考系的选择而改变 随着科学技术的发展 观测手段的提高 人们发现经典力学具有一定的局限性 这就要求我们改变原有的传统观念 只有这样 才能理解爱因斯坦的相对论 第1节经典力学的成就与局限性 自主学习 课堂探究 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 教师参考 目标导航 重点 功概念的理解与计算难点 正 负功的理解 教材梳理 经典力学 相对论 量子论1 牛顿力学即力学 只适用于宏观 速运动的物体 对于微观 高速运动的物体不适用 2 经典力学的时空观叫做时空观 其特点是时间和是分离的 时间尺度和尺度与物质运动无关 都是绝对的 3 狭义相对论的重要效应 收缩效应和延缓效应 4 爱因斯坦的质速公式为m 质能关系公式为e 5 任何物体的速度光速c 6 一切微观粒子都具有性 量子力学揭示了世界的基本规律 经典 低 绝对 空间 空间 长度 时间 mc2 不能超过 波粒二象 微观物质 1 洲际导弹的速度有时可达到6000m s 此速度在相对论中属于高速 2 质量是物体的固有属性 任何时候都不会变 3 对于高速运动的物体 它的质量随着速度的增加而变大 思考判断 答案 1 2 3 要点一 经典力学的成就与局限性 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 在密度很大的中子星附近运动的物体 牛顿运动定律是否适用 答案 不适用 要点归纳 1 经典力学的巨大成就 1 经典力学把天上物体和地上物体的运动统一起来 从力学上证明了自然界多样性的统一 2 经典力学的建立首次明确了自然科学理论应有的基本特征 这标志着近代自然科学的诞生 3 经典力学的建立对自然科学和科技的发展 社会的进步具有深远的影响 具体包含三个方面 一是把经典力学中行之有效的科学研究方法推广到物理学的各个分支学科上 形成了完整的经典物理学体系 二是经典力学与其他基础科学相结合产生了许多交叉学科 促进了自然科学的进一步发展 三是经典力学在科学技术上有广泛的应用 促进了社会文明的发展 2 经典力学的适用范围和局限性 1 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 只适用于弱引力场 不适用于强引力场 2 局限性 把一切自然现象都归结为机械决定论 把时间 空间割裂开来 认为它们与物体运动无关 在经典力学中物体的质量是恒定不变的 它与物体的速度或能量无关 典例1 多选 20世纪以来 人们发现了一些新的事实 而经典力学却无法解释 经典力学只适用于解决物体的低速运动问题 不能用来处理高速运动问题 只适用于宏观物体 不适用于微观粒子 这说明 a 随着认识的发展 经典力学已成了过时的理论b 人们对客观事物的具体认识 在广度上是有局限性的c 不同领域的事物各有其本质与规律d 人们应当不断扩展认识 在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律 解析 人们对客观世界的认识 要受到他所处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 人们只有不断地扩展自己的认识 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 并不意味着对原有科学的全盘否定 所以a错 b c d对 bcd 规律方法 经典力学的认识 经典力学适用于低速运动的宏观物体 对于微观领域与高速运动的物体 经典力学就不再适用 通常所说的高速即接近光速 相对论和量子力学的出现 说明人类对自然界的认识更加广泛和深入 而不表示经典力学已失去了意义 它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围 经典力学是相对论 量子力学的特例 教师备用 例1 1 多选 关于经典力学的成就 下列论述正确的是 a 经典力学第一次实现了对自然界认识的理论大综合b 经典力学第一次预言了宇宙中黑洞的存在c 经典力学第一次向人们展示了时间的相对性d 人们借助于经典力学中的研究方法 建立了完整的经典物理学体系 ad 解析 经典力学把天上物体和地面上物体的运动统一起来 从力学上证明了自然界的多样性的统一 第一次实现了人类对自然界认识的理论大综合 在研究方法上 人们把经典力学中行之有效的实验与数学相结合的方法推广到物理学的各个分支上 相继建立了热学 声学 光学 电磁学等 形成了完整的经典物理学体系 综上所述 a d正确 针对训练1 1 经典力学只适用于 宏观世界 这里的 宏观世界 是指 a 行星 恒星 星系等巨大的物质领域b 地球表面上的物质世界c 人眼能看到的物质世界d 不涉及分子 原子 电子等微观粒子的物质世界 解析 a b c三个选项说的当然都属于 宏观世界 但都很片面 没有全面描述 本题应选d d 要点二 狭义相对论 问题导学 若火车的速度为0 9c c为光速 火车上的人向前发出一束激光 相对于车的速度为c 则激光相对于地面的速度是否为1 9c 答案 根据爱因斯坦的狭义相对论 光速是物体的最大速度 故火车上激光相对于地面的速度仍为c 要点归纳 1 狭义相对论的推论 1 长度收缩效应设静止物体长为l0 在此长度方向上运动的速度为v时 此时 测量长度为l 则由狭义相对论会得出如下关系式 l l0 2 时间延缓效应对同一个物理事件 在静止参考系中观测所经历的时间为 在高速运动的参考系中观测所经历的时间为 0 则有 2 相对论质速公式与质能方程爱因斯坦从理论上推出了质量与速度的关系式 m 质量和能量的关系式 e mc2或 e mc23 任何物体的速度都不能超过光速c 典例2 一个原来静止的电子 经电压加速后 获得的速度v 6 106m s 关于电子的质量的变化 下列说法正确的是 a 不变b 减少c 增大了0 02 d 增大了0 2 思路点拨 电子的速度6 106m s已接近光速 由爱因斯坦狭义相对论可知 电子的质量将有所增加 越接近光速越显著 c 思维总结 经典力学认为质量 长度和时间的测量与参考系无关 相对论认为 同一过程的质量 长度和时间的测量与参考系选取有关 在不同的参考系中不同 教师备用 例2 1 如果真空中的光速为c 3 0 108m s 当一个物体的运动速度为v1 2 4 108m s时 质量为3kg 当它的速度为1 8 108m s时 其质量是 a 2 25kgb 2 50kgc 3 00kgd 2 10kg a 针对训练2 1 对于时空观的认识 下列说法正确的是 a 相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律b 相对论具有普遍性 经典物理学为它在低速运动时的特例c 相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用d 经典物理学建立在实验的基础上 它的结论又受到无数次实验的检验 因此在任何情况下都适用 解析 相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律 经典物理学为它在低速运动时的特例 在自己的适用范围内还将继续发挥作用 因此a c d错误 b正确 b 要点三 量子论的基本内容 问题导学 量子论是对宏观世界还是微观世界提出的规律 答案 量子论是针对微观粒子运动的规律 要点归纳 1 量子论认为微观世界的某些物理量不能连续变化而只能取某些分立值 相邻两分立值之差称为该物理量的一个量子 如物质吸收或发射的辐射能量量子 h h是普朗克常量 是辐射的频率 这种辐射能量的变化是一份一份的 即 e n n为自然数 2 一切微观粒子都具有波粒二象性 3 由于微观粒子运动的特殊规律性 使一个微观粒子的某些物理量不可能同时具有确定的数值 如粒子的位置和动量 其中一个量越确定 另一个量就越不确定 粒子的运动不遵守确定性规律而遵守统计性规律 达标测评随堂演练 检测效果 1 多选 下列服从经典力学规律的是 a 自行车 汽车 火车 飞机等交通工具的运动b 发射导弹 人造卫星 宇宙飞船c 物体运动的速率接近于真空中的光速d 地壳的变动 abd 解析 经典力学适用于宏观 低速运动的物体 所以a b d正确 当物体的运动速率接近于光速时 经典力学就不适用了 故c错误 2 多选 关于经典力学的局限性 下列说法正确的是 a 经典力学没有局限性b 经典力学的应用受到物体运动速度的限制 当物体运动的速度接近于真空中的光速时 经典力学就不适用了c 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d 经典力学的时间和空间分离的观点不准确 bcd 解析 经典力学仅适用于宏观 低速运动的物体 当物体运动的速度接近于真空中的光速时 经典力学就不再适用了 b对 经典力学无法解释微观领域