人教物理必修二同步导学万有引力与航天.pptx

第六章万有引力与航天万有引力与航天第六节经典力学的局限性第六节经典力学的局限性第1页/共29页了解经典力学的适用范围了解经典力学的适用范围了解相对论和量子力学理论了解相对论和量子力学理论认识到知识的变化性与无穷性，培养献身于科学的时代精神认识到知识的变化性与无穷性，培养献身于科学的时代精神第2页/共29页第3页/共29页1 1课课前前预预习习2 2课课内内探探究究3 3课课堂堂达达标标第4页/共29页课课 前前 预预 习习第5页/共29页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。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_。从低速到高速牛顿运动定律 宏观 低速 天体力学 接近光 增大 远小于 无关 有关 第6页/共29页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 第7页/共29页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(3108m/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 第8页/共29页判一判(1)洲际导弹的速度有时可达到6000 m/s，这一速度属于相对论中的高速。()(2)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变。()(3)对于高速物体，它的质量随着速度的增加而变大。()(4)经典力学不适用于高速运动的物体，但适用于微观世界。()(5)对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的。()第9页/共29页选一选牛顿力学的适用范围是()A适用于宏观物体的低速运动(与光速相比)B适用于微观粒子的运动C适用于宏观物体的高速(与光速相比)运动D适用于受到很强引力作用的物体解析：牛顿力学属于经典力学，它只适用于低速、宏现物体的运动以及引力不太强时的情况。故A对，B、C、D错。A第10页/共29页想一想“黑洞”是爱因斯坦广义相对论中预言的一种特殊天体。它的密度极大，对周围的物质(包括光)有极强的吸引力，在研究“黑洞”时，经典力学还适用吗？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。第11页/共29页课课 内内 探探 究究第12页/共29页为什么在物体高速运动时，牛顿的经典力学不再适用？提示：牛顿的经典力学理论认为质量是不变的，而物体高速运动时，质量将随速度的增大而增大。探究一从低速到高速第13页/共29页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。2速度对质量的影响(1)在经典力学中，物体的质量不随速度而变。第14页/共29页第15页/共29页特别提醒：(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。第16页/共29页CD 第17页/共29页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解题指导：深刻理解速度对质量的影响是解题关键。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，故经典力学仍然适用，故B不对，C、D正确。第18页/共29页对点训练1 日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是()A运动中物体无法称量其质量B物体的速度远小于光速，质量变化极小C物体的质量太大D物体的质量不随速度的变化而变化B第19页/共29页19世纪末和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粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律能完全用经典力学来解释吗？提示：不能探究二从宏观世界到微观世界，从弱引力到强引力第20页/共29页1从宏观到微观(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。第21页/共29页2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。第22页/共29页3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。第23页/共29页(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，一般不适用于微观粒子。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BCD 第24页/共29页解题指导：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阔和深入，但并不表示经典力学失去了意义。历史上的科学成就不会被新的科学成就完全否定，而是作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中。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。第25页/共29页对点训练2 经典力学不能适用下列哪些运动()A火箭的发射B宇宙飞船绕地球的运动C“勇气号”宇宙探测器在太空的运动D微观粒子的波动性解析：经典力学在接近光速的高速运动情况下不能适用，火箭、宇宙飞船等物体虽然速度较大，但还远远小于光速，故在火箭的发射、太空飞行器的运动中，经典力学仍适用。经典力学不适用于微观物体。故选项D正确。D第26页/共29页课课 堂堂 达达 标标第27页/共29页第28页/共29页谢谢大家观赏！第29页/共29页