高中物理 6.6《经典力学的局限性》同步课件2 新人教必修2.ppt

6经典力学的局限性经典力学的局限性2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三21了解了解经经典力学的典力学的发发展展历历程和程和伟伟大成就大成就2知道知道经经典力学的局限性和适用范典力学的局限性和适用范围围3了解高速和微了解高速和微观观世界中的奇妙物理世界中的奇妙物理现现象象4了解科学理了解科学理论论的相的相对对性，体会科学理性，体会科学理论论是不断是不断发发展和完善的展和完善的2021/8/11 星期三3牛顿运动定律牛顿运动定律 宏观宏观 低速低速 弱引力弱引力 天体力学天体力学 接近光的速度接近光的速度 不变不变 增大增大 速度远小于光速速度远小于光速 2021/8/11 星期三44经经典典力力学学认认为为位位移移和和时时间间的的测测量量与与参参考考系系 ，相相对对论论认认为为，同同一一过过程程的的位位移移和和时时间间的的测测量量与与参参考考系系 ，在在不不同同的的参参考考系系中中 温温馨馨提提示示经经典典力力学学中中，物物体体的的质质量量大大小小和和用用时时是是固固定定不不变变的的但相对论中，它们会随速度而发生变化但相对论中，它们会随速度而发生变化无关无关有关有关不同不同2021/8/11 星期三5二、从宏二、从宏观观到微到微观观电电子子、质质子子、中中子子等等微微观观粒粒子子不不仅仅具具有有 ，同同时时还还具具有有波波动动性，它性，它们们的运的运动规动规律很多情况下不能用律很多情况下不能用经经典力学来典力学来说说明，明，而而 能能够够正确地描述微正确地描述微观观粒子的运粒子的运动规动规律律经经典典力力学学的的适适用用范范围围：只只适适用用于于 运运动动，不不适适用用于于 运运动动；只适用于只适用于 世界，不适用于世界，不适用于 世界世界温温馨馨提提示示相相对对论论和和量量子子力力学学的的出出现现，并并未未说说明明经经典典力力学学失失去去了意义，只是说明各有一定的适用范围了意义，只是说明各有一定的适用范围粒子性粒子性量子力学量子力学低速低速高速高速宏观宏观微观微观2021/8/11 星期三6三、从弱引力到强引力三、从弱引力到强引力1915年年，爱爱因斯坦因斯坦创创立了广立了广义义相相对论对论，这这是一种新的是一种新的时时空与引空与引力的理力的理论论在在强强引力的情况下，牛引力的情况下，牛顿顿引力理引力理论论 当当物体的运物体的运动动速度速度远远小于光速小于光速c(3108 m/s)时时，相，相对论对论物理学与物理学与经经典物理学的典物理学的结论结论 ，当另一个重要常数即，当另一个重要常数即“普朗克普朗克常量常量”(6.631034 Js)可以忽略不可以忽略不计时计时，量子力学和，量子力学和经经典力学典力学的的结论结论 不再适用不再适用没有区别没有区别没有区别没有区别2021/8/11 星期三7一、从低速到高速引起的物理规律的变化一、从低速到高速引起的物理规律的变化低速与高速的概念低速与高速的概念(1)低低速速：通通常常所所见见物物体体的的运运动动，如如行行驶驶的的汽汽车车、发发射射的的导导弹弹、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)高高速速：有有些些微微观观粒粒子子在在一一定定条条件件下下其其速速度度可可以以与与光光速速相相接接近近，这样的速度称为高速这样的速度称为高速2021/8/11 星期三82021/8/11 星期三9速速度度对对物物理理规规律律的的影影响响：对对低低速速运运动动问问题题，一一般般用用经经典典力力学学规规律律来来处处理理对对高高速速运运动动问问题题，经经典典力力学学已已不不再再适适用用，需需要要用用相相对论对论知知识识来来处处理理二、经典力学与相对论、量子理论的关系二、经典力学与相对论、量子理论的关系两种理论是历史发展的不同产物两种理论是历史发展的不同产物在在历历史史发发展展的的不不同同阶阶段段，人人类类建建立立了了经经典典力力学学和和相相对对论论、量量子子力力学学两两套套物物理理学学理理论论经经典典力力学学理理论论不不可可能能穷穷尽尽一一切切真真理理，必必有有其其局局限限性性，现现在在可可认认为为经经典典力力学学理理论论是是狭狭义义相相对对论论和和量量子子理理论论的特例的特例2021/8/11 星期三10两种理论的适用范围不同两种理论的适用范围不同(1)经经典典力力学学理理论论适适用用于于弱弱引引力力作作用用下下，低低速速运运动动的的宏宏观观物物体体而它在而它在强强引力作用下，或高速运引力作用下，或高速运动动或微或微观观世界不适用世界不适用(2)近近期期建建立立的的相相对对论论原原理理及及量量子子力力学学是是一一种种全全新新的的时时空空与与引引力力理理论论，它它并并没没有有否否定定经经典典力力学学理理论论，是是在在经经典典力力学学基基础础上上加加以以完善，适用范完善，适用范围围更广、更全面更广、更全面小小船船在在河河中中顺顺流流而而下下，在在经经典典力力学学中中，时时间间和和空空间间互互不不相相干干，它它们们的的存存在在和和测测量量均均与与运运动动无无关关，故故有有v船船岸岸v船船水水v水水岸岸但但相相对对论论认认为为，速速度度总总与与位位移移及及时时间间间间隔隔的的测测量量相相联联系系，因因而而上上式式不成立不成立2021/8/11 星期三11牛顿的万有引力定律认为：牛顿的万有引力定律认为：物物体体间间的距离减半，引力增到原来的距离减半，引力增到原来的四倍，即符合的四倍，即符合“平方反比平方反比”规规律；律；爱爱因斯坦引力理因斯坦引力理论论表明：物表明：物体体间间的距离减小的距离减小时时，它，它们间们间的引力比的引力比“平方反比平方反比”规规律增加得更律增加得更快，距离越小，快，距离越小，这这种差种差别别就越大就越大2021/8/11 星期三12【典典例例1】20世世纪纪以以来来，人人们们发发现现了了一一些些新新的的事事实实，而而经经典典力力学学却却无无法法解解释释经经典典力力学学只只适适用用于于解解决决物物体体的的低低速速运运动动问问题题，不不能能用用来来处处理理高高速速运运动动问问题题；只只适适用用于于宏宏观观物物体体，一一般般不不适适用于微用于微观观粒子，粒子，这说这说明明 ()A随着随着认识认识的的发发展，展，经经典力学已成了典力学已成了过时过时的理的理论论B人人们对们对客客观观事物的具体事物的具体认识认识在广度上是有局限性的在广度上是有局限性的C不同不同领领域的事物各有其本域的事物各有其本质质与与规规律律D人人们们应应当当不不断断扩扩展展认认识识，在在更更广广阔阔的的领领域域内内掌掌握握不不同同事事物物 的本的本质质与与规规律律经典力学与相对论、量子力学的理解经典力学与相对论、量子力学的理解 2021/8/11 星期三13解解析析人人们们对对客客观观世世界界的的认认识识要要受受到到所所处处的的时时代代的的客客观观条条件件和和科科学学水水平平的的制制约约，所所以以形形成成的的看看法法也也都都具具有有一一定定的的局局限限性性，人人们们只只有有不不断断扩扩展展自自己己的的认认识识，才才能能掌掌握握更更广广阔阔领领域域内内的的不不同同事事物物的的本本质质与与规规律律；新新的的科科学学的的诞诞生生并并不不意意味味着着对对原原来来科科学学的的全全盘盘否否定定，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答案BCD借借题题发发挥挥相相对对论论和和量量子子力力学学的的出出现现，说说明明人人类类对对自自然然界界的的认认识识更更加加广广泛泛和和深深入入，而而不不表表示示经经典典力力学学已已失失去去了了意意义义，它它只只是是使使人人们们认认识识到到经经典典力力学学有有它它的的适适用用范范围围，经经典典力力学学是是相相对对论论、量量子子力力学的特例学的特例2021/8/11 星期三14【变式【变式1】物物理理学学的的发发展展丰丰富富了了人人类类对对物物质质世世界界的的认认识识，推推动动了了科科学学技技术术的的创创新新和和革革命命，促促进进了了物物质质生生产产的的繁繁荣荣与与人人类类文文明明的的进进步步，下下列表述正确的是列表述正确的是 ()A牛牛顿发现顿发现了万有引力定律了万有引力定律B牛牛顿顿通通过实验证实过实验证实了万有引力定律了万有引力定律C相相对论对论的的创创立表明立表明经经典力学已不再适用典力学已不再适用D爱爱因斯坦建立了狭因斯坦建立了狭义义相相对论对论，把物理学推，把物理学推进进到高速到高速领领域域2021/8/11 星期三15解解析析万万有有引引力力定定律律是是牛牛顿顿发发现现的的，但但在在实实验验室室里里加加以以验验证证是是卡卡文文迪迪许许进进行行的的，A对对、B错错相相对对论论并并没没有有否否定定经经典典力力学学，经经典典力力学学对对于于低低速速、宏宏观观运运动动仍仍适适用用，C错错狭狭义义相相对对论论的的建建立立，是是人人类类取得的重大成就，从而把物理学推到更高领域，取得的重大成就，从而把物理学推到更高领域，D对对答案答案AD2021/8/11 星期三16【典例【典例2】真真空中的光速空中的光速为为c3.0108 m/s，如果一个物体运，如果一个物体运动动的的速度速度为为v12.4108 m/s时时，质质量量为为3 kg.当它的速度当它的速度为为v21.8108 m/s时时，质质量量为为多少？多少？从低速到高速的变化从低速到高速的变化 2021/8/11 星期三172021/8/11 星期三182021/8/11 星期三19【变式【变式2】经经典力学不能适用于下列哪些运典力学不能适用于下列哪些运动动()A火箭的火箭的发发射射B宇宙宇宙飞飞船船绕绕地球的运地球的运动动C“勇气号勇气号”宇宙探宇宙探测测器的运器的运动动D以以99%倍光速运行的倍光速运行的电电子束子束解解析析经经典典力力学学在在宏宏观观低低速速运运动动的的广广阔阔领领域域(包包括括天天体体力力学学的的研研究究)中中，经经受受了了实实践践的的检检验验，取取得得了了巨巨大大的的成成就就，但但在在高高速速领领域域不再适用，故选项不再适用，故选项A、B、C适用适用答案答案D2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三21