2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第7章万有引力与宇宙航行第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性(2)课件

万有引力航天第六章第六节经典力学的局限性第六章经典力学在人类活动的“正常”范围内是非常准确的.所谓“正常”范围是指：其中遇到的速度远小于光速,尺寸远大于分子但又不比银河系大很多倍,引力也不比地球引力大很多倍.只有在相对论问世之后,我们才开始了解神奇的高速世界、认识变化多彩的星空,奥秘无穷的宇宙才为我们掀开又一层神秘的面纱.1．经典力学的基础是________________,牛顿运动定律和万有引力定律在__________、__________、弱引力的广阔领域,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__________的速度运动时所遵从的规律.从低速到高速牛顿运动定律

宏观

低速

天体力学

接近光

3．在经典力学中,物体的质量是不变的,而狭义相对论指出,质量要随物体运动速度的增大而__________,两者在速度__________光速的条件下是统一的.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______.增大

远小于

无关

有关

1．电子、质子、中子等微观粒子不仅具有__________,同时还具有波动性,它们的运动规律有很多情况下不能用经典力学来说明,而__________能够正确地描述微观粒子的运动规律.2．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.从宏观到微观粒子性

量子力学

低速

高速

宏观

微观

1915年,爱因斯坦创立了____________,这是一种新的时空与引力的理论.在强引力的情况下,牛顿引力理论不再适用.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__________,当另一个重要常数即“普朗克常量”可以忽略不计时,量子力学和经典力学的结论__________.从弱引力到强引力广义相对论

没有区别

没有区别

一、经典力学的成就1．实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合.2．界定了自然科学应有的基本特征.3．将“实验和数学”相结合的方法推广到物理学的各个分支上,形成了完整的经典力学体系.二、从低速到高速1．低速与高速的概念(1)低速：远小于光速的速度为低速,通常所见物体的运动,如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体的运动皆为低速运动物体.(2)高速：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.特别提醒：(1)狭义相对论中,物体在静止时质量最小,随着运动速度的增加,它的质量也在不断变大,对于高速运动物体,牛顿定律已不再适用.(2)根据相对论的质速关系,若某物体的运动速度达到光速c,它的质量应是无穷大,这显然不符合事实,光速c是所有物体的最大速度.答案：B三、从宏观世界到微观世界1．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.2．微观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.3．适用范围经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界.四、从弱引力到强引力1．经典力学与行星轨道的矛盾按牛顿的万有引力理论,行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动,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的很好.2．适用范围经典力学只适用于弱引力,而不适用于强引力.五、经典力学和相对论及量子力学的关系经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例,它包含于相对论和量子力学之中,相对论和量子力学的建立并没有否定经典力学.对经典力学的局限性的认识解析：

人们对客观世界的认识要受到所处的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来科学的全盘否定,只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形.答案：BCD答案：不适用,经典力学适用于弱引力问题,而“黑洞”问题属于强引力问题,经典力学不再适用.从低速到高速答案：增大了0.02%点评：在这种情况下,由于质量改变很小,可以忽略质量的改变,经典力学理论仍然适用,而宏观物体的运动速度一般都很小(相比于光速),所以经典力学解决宏观物体的动力学问题是适用的.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答案：CD解析：公式中m0是静止质量,m是物体以速度v运动时的质量,A不对.由公式可知,只有当v接近光速时,物体的质量变化才明显,一般情况下物体的质量变化十分微小,故经典