高中物理6.6经典力学的局限性导学案

1第六章万有引力与航天第六节经典力学的局限性【学习目标】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速度随时间的变化。4、通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的。【重点、难点】牛顿运动定律的适用范围，高速运动的物体，速度和质量之间的关系。预习案【自主学习】1经典力学的基础是_，牛顿运动定律和万有引力定律在_、_、_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在以_运动时所遵从的规律3在经典力学中，物体的质量是_的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而_，即M_，两者在_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_，在不同的参考系中_519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_，同时还具有_20世纪20年代，_建立，它能够很好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6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71915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在强引力的情况下，牛顿引力理论_当物体的运动速度远小于光速C3108M/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”6631034JS可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论_【学始于疑】2探究案【合作探究一】1自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局限性。那么经典力学在什么范围内适用呢有怎样的局限性呢这节课我们就来了解这方面的知识。请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题用投影片出示1、经典力学取得了哪些辉煌的成就举例说明。2、经典力学在哪些领域不能适用能说出为什么吗举例说明。3、经典力学的适用范围是什么自己概括一下。4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学应该怎样认识5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”阅读教材，并思考上面的问题。学生A经典力学在微观领域和高速运动领域不再适用；在不同参考系中不能适用；在强引力的情况下，经典的引力理论也是不适用的。学生B因为微观粒子（如电子、质子、中子）在运动时不仅具有粒子性，而且还具有波动性，经典力学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快，要导致质量发生变化，而经典力学认为质量是不变的，所以经典力学在高速运动领域内也不再适用学生C从上面分析知牛顿运动定律的适用范围是宏观物体，低速运动。教师总结从经典力学到相对论的发展以牛顿运动定律为基础的经典力学中，空间间隔（长度）S、时间T和质量M这三个物理量都与物体的运动速度无关一根尺子静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分钟不论处于静止状态还是处于运动状态，其快慢保持不变；一个物体静止时的质量和运动时的质量一样这就是经典力学的绝对时空观。到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难在新事物面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为论运动物体的电动力学的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论狭义相对论指出长度、时间和质量都是随物体的运动速度而变化的长度、时间和质量随速度的变化关系可以用下列方程表达式LL021CV（通称尺缩效应）T201CV（钟慢效应）M201CV（质速效应）上式中，各式里的V都是物体的运动速度，C是真空中的光速，L0和L分别为在相对静止和运动系统中沿速度方向测得的物体的长度；T和T0分别为在相对静止和运动的系统中测得的时间；M0和M分别为在相对静止和运动系统中测得的物体质量但是，当宏观物体的运动速度远小于光速时（V0时，物体的质量MM0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，所以是不正确的C当物体以较小速度运动时，质量变化非常小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速的速度运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动物体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【课后巩固】7关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的是A狭义相对论和经典力学是相互对立，互不相容的两种理论B在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律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不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的8下列说法正确的是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加而减小，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大C在经典力学中，物体的质量是不变的，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大D上述说法都是错误的9物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是A牛顿发现了万有引力定律B牛顿通过实验证实了万有引力定律C相对论的创立表明经典力学已不再适用D爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推到高速领域10下面说法中正确的是当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别当普朗克常量H6631034JS可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别当普朗克常量H6631034JS不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别ABCD1120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低速运动的问题，不能用来处理高速运动的问题；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5B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【答案】自主学习1牛顿运动定律宏观低速弱引力天体力学2接近光的速度3不变增大速度远小于光速M01V2C24无关有关不同5粒子性波动性量子力学6低速高速宏观微观7不再适用没有区别没有区别当堂检测1B经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础；经典力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题因此只有搞清牛顿运动定律和经典力学的隶属关系，明确经典力学的适用范围，才能正确解答此类问题方法总结经典力学不能用来解决微观世界和高速运动中的一些问题2A3BC经典力学理论只适用于宏观、低速的物体，A错，B对在经典力学中，物体的速度VC，所以物体的质量不随运动状态而改变，但相对论和量子力学并不否定经典力学理论，认为它是在一定条件下的特殊情形，C正确，D错误4D“日心说”由哥白尼提出，爱因斯坦创立了相对论理论，A、B错行星运动定律是开普勒发现的，C错万有引力定律是牛顿总结提出的，D对5BC牛顿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课后巩固6ACD根据公式可得A正确；由公式可知，VC时，物体质量基本不变，只有当V接近C时，质量才发生较大变化，故B错误，C、D正确7BC相对论并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论理论在一定条件下的特殊情况，A错经典力学适用于宏观物体的低速运动，对于微观粒子的高速运动问题经典力学不再适用，但相对论、量子力学适用，故B、C对，D错8C9AD万有引力定律是牛顿发现的，但在实验室里加以验证是卡文迪许进行的，A对、B错相对论并没有否定经典力学，经典力学对于低速、宏观运动仍适用，C错狭义相对论的建立，是