高中物理 第六章 万有引力与航天 第6节 经典力学的局限性课件 新人教版必修2.ppt

第六章 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 要点一 要点二 第6节 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 1 了解经典力学的适用范围 2 了解相对论和量子力学理论 3 认识到知识的变化性与无穷性 培养献身于科学的精神 1 从低速到高速 1 经典力学的基础是牛顿运动定律 牛顿运动定律和宏观 低速 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接近运动时所遵从的规律 万有引力定律 天 体力学 弱引力 光的速度 读教材 填要点 不随运动状态改变 运动速度 参考系 参考系 2 从宏观到微观经典力学能够很精确地描述宏观物体的运动规律 但对微观粒子的波粒二象性无能为力 量子力学能够正确地描述微观粒子运动的规律性 以上事实说明 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 不适用于微观世界 低速 高速 宏观 3 从弱引力到强引力1915年 爱因斯坦创立了广义相对论 这是一种新的时空与引力的理论 牛顿的万有引力定律认为 物体的半径减小到原来的二分之一 引力增到原来的四倍 即符合 规律 爱因斯坦引力理论表明 物体间的距离减小时 它们间的引力比 规律增加得更快 半径越小 这种差别就越大 平方反比 平方反比 试身手 夯基础 1 牛顿定律不适用于下列哪些情况 a 研究原子中电子的运动b 研究 神舟 八号飞船的高速发射c 研究地球绕太阳的运动d 研究飞机从北京飞往纽约的航线解析 牛顿力学属于经典力学的研究范畴 适用于宏观 低速运动的物体 并注意到低速和高速的标准是相对于光速 可判定牛顿定律适用于b c d中描述的运动 而a不适用 答案 a 2 关于经典力学和量子力学 下列说法正确的是 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 上述说法均错误解析 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 所以c项正确 答案 c 3 微观粒子的速度很高 它的质量明显地大于静止质量 在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响 如图6 6 1所示 1988年中国第一座高能粒子加速器 北京正负电子对撞机首次对撞成功 在粒子对撞中 有一个电子经过高压加速 速度达到光速的0 5倍 试求此时电子的质量变为静止时的多少倍 图6 6 1 答案 1 15 3 速度对物理规律的影响对低速运动问题 一般用经典力学规律来处理 对高速运动问题 经典力学已不再适用 需要用相对论知识来处理 1 一个原来静止的电子 经高压加速后速度为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 思路点拨 将电子的速度代入狭义相对论关于质量与速度的关系式即可求出质量的变化 答案 增大了0 02 物体的质量是它的固有属性 是相对不变的 这一结论成立的前提是物体做低速运动 在高速运动中物体的质量要随运动速度的增大而增大 物体运动的速度越接近光速 其质量变化就越大 1 两种理论是历史发展的不同产物我们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 在历史发展的不同阶段 人类建立了经典力学和相对论 量子力学两套物理学理论 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 2 两种理论的适用范围不同经典力学理论适用于弱引力作用下 低速运动的宏观物体 而它在强引力作用下 或高速运动或微观世界不适用 近期建立的相对论与量子力学是一种全新的时空与引力理论 它并没有否定经典力学理论 是在经典力学基础上加以完善 适用范围更广 更全面 当物体的运动速度远小于光速c 3 108m s 时 相对论物理学与经典物理学的结论没有区别 当另一个重要常数即 普朗克常量 6 63 10 34j s 可以忽略不计时 量子力学和经典力学的结论没有区别 2 继哥白尼提出 太阳中心说 开普勒得出行星运动三定律后 牛顿站在巨人肩膀上 创立了经典力学 提出了包括行星在内的宏观物体的运动规律 爱因斯坦指出了牛顿力学的不足 又进一步发展了牛顿的经典力学 创立了相对论 这说明 a 世界无限扩大 人不可能认识世界 只能认识世界的一部分b 人的意识具有能动性 能够正确地反映客观世界c 人对世界的每一个正确认识都有局限性 需要发展和深化d 第一个认识都可能被接班人推翻 人不可能获得正确的认识 思路点拨 解答本题时应注意以下两个方面 1 人类认知自然规律过程 2 经典力学与相对论的关系及适用范围 解析 发现问题来自于认识过程 观点总是为解释发现而提出的 主动认识世界 积极思考问题 追求解决 解释 问题 这是科学研究的基本轨迹 任何一个人对客观世界的认识都要受当时客观条件和科学水平的制约 所以形成的 正确理论 都有一定的局限性 爱因斯坦的相对论是牛顿力学理论的发展和深化 但也有人正在向爱因斯坦理论挑战 答案 bc 经典力学可以说是相对论和量子力学的特例 二者之间并不矛盾 答案 b 答案 cd 3 对应要点二 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解析 经典力学只适用于宏观 低速 弱引力的情况 a是错误的 狭义相对论没有否定经典力学 在宏观低速情况下 相对论的结论与经典力学没有区别 b错误 量子力学正确的描述了微观粒子运动的规律性 c是正确的 万有引力定律只适用于弱相互作用力 而对于强相互作用力是不适用的 d是错误的 答案 c 4 对应要点二 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 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 1 在经典力学中 认为物体的质量是固定不变