6.6 經(jīng)典力學的局限性 課件（人教版必修2）

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6 經(jīng)典力學的局限性,1．了解經(jīng)典力學在科學研究和生產(chǎn)技術(shù)中的廣泛應用． 2．知道經(jīng)典力學的適用范圍． 3．知道質(zhì)量與速度的關(guān)系，知道高速運動中物體的質(zhì)量不再是恒定的.,1.經(jīng)典力學的基礎(chǔ)是_____________，牛頓運動定律和萬有引力定律在_____、_____、________的廣闊領(lǐng)域，包括_________的研究中，經(jīng)受了實踐的檢驗，取得了巨大的成就． 2．狹義相對論闡述的是物體以________的速度運動時所遵從的規(guī)律．,從低速到高速,牛頓運動定律,宏觀,低速,弱引力,天體力學,接近光,3．在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量是______的，而狹義相對論指出，質(zhì)量要隨物體運動速度的增大而_____，即m＝________，兩者在________________的條件下是統(tǒng)一的．,不變,增大,速度遠小于光速,4．經(jīng)典力學認為位移和時間的測量與參考系_____，相對論認為，同一過程的位移和時間的測量與參考系_____，在不同的參考系中測量結(jié)果_____．,無關(guān),有關(guān),不同,思考1：對于高速運動的物體，它的質(zhì)量隨著速度的增加怎樣變化？ 提示：在經(jīng)典力學中，一個物體的質(zhì)量在任何時候都不變，但在相對論中，某物體的質(zhì)量隨著速度的增加而變大．,1．經(jīng)典力學不能適用于下列哪些運動 ( )． A．火箭的發(fā)射 B．宇宙飛船繞地球的運動 C．“勇氣號”宇宙探測器的運動 D．以99%倍光速運行的電子束 解析 經(jīng)典力學在低速運動的廣闊領(lǐng)域(包括天體力學的研究)中，經(jīng)受了實踐的檢驗，取得了巨大的成就，但在高速領(lǐng)域不再適用，故選項A、B、C適用． 答案 D,A．公式中的m0是物體以速度v運動時的質(zhì)量 B．當物體運動速度v0時，物體的質(zhì)量mm0，即物體的質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學不適用 C．當物體以較小的速度運動時，質(zhì)量變化十分微小，經(jīng)典力學理論仍然適用，只有當物體以接近光速運動時，質(zhì)量變化才明顯，故經(jīng)典力學僅適用于低速運動，而不適用于高速運動,D．通常由于物體的速度太小，質(zhì)量的變化不能引起我們的感覺，在分析地球上物體的運動時，不必考慮質(zhì)量變化 解析 公式中的m0是物體的靜止質(zhì)量，在v遠小于光速時，經(jīng)典力學依然成立，故A、B錯，C、D對． 答案 CD,1.電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有_______，同時還具有波動性，它們的運動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學來說明，而__________能夠正確地描述微觀粒子的運動規(guī)律． 2．經(jīng)典力學的適用范圍：只適用于_____運動，不適用于高速運動；只適用于_____世界，不適用于_____世界．,從宏觀到微觀,粒子性,量子力學,低速,宏觀,微觀,思考2：牛頓第二定律屬經(jīng)典力學理論，它在高速世界還適用嗎？ 提示：在高速世界中，物體的質(zhì)量隨著速度的增加而變大，物體的加速度不一定與它所受的外力成正比，牛頓第二定律不再適用．,3.牛頓定律不適用于下列哪些情況 ( )． A．研究原子中電子的運動 B．研究“神舟”七號飛船的高速發(fā)射 C．研究地球繞太陽的運動 D．研究飛機從北京飛往紐約的航線 解析 牛頓力學屬于經(jīng)典力學的研究范疇，適用于宏觀、低速運動的物體，并注意到低速和高速的標準是相對于光速，可判定牛頓定律適用于B、C、D中描述的運動，而A不適用． 答案 A,三、從弱引力到強引力 1．1915年，愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對論，這是一種新的時空與引力的理論．在強引力的情況下，牛頓的引力理論__________． 2．當物體的運動速度遠小于光速c(3×108 m/s)時，相對論物理學與經(jīng)典物理學的結(jié)論_________．當另一個重要常數(shù)即“普朗克常量”(6.63×10－34 J·s)可以忽略不計時，量子力學和經(jīng)典力學的結(jié)論 .,從宏觀到微觀,不再適用,沒有區(qū)別,沒有區(qū)別,【典例1】 以下說法正確的是 ( )． A．經(jīng)典力學理論普遍適用，大到天體，小到微觀粒子均適用 B．經(jīng)典力學理論具有一定的局限性 C．在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)改變而改變 D．相對論和量子力學否定了經(jīng)典力學理論,經(jīng)典力學的適用范圍,解析 經(jīng)典力學理論具有一定的局限性，它只適用于低速、宏觀物體的運動，選項A錯誤，B正確；在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量不隨運動狀態(tài)的改變而改變，即物體的質(zhì)量和物體運動的速度無關(guān)，選項C正確；相對論和量子力學并沒有否定過去的科學，而是認為經(jīng)典力學理論是在一定條件下的特殊情形，選項D錯誤． 答案 BC,解答此類問題時，應在理解的基礎(chǔ)上記憶經(jīng)典力學的成就和適用范圍，以及經(jīng)典力學與相對論和量子力學的關(guān)系．,【跟蹤1】 關(guān)于經(jīng)典力學和相對論，下列說法正確的是 ( )． A．經(jīng)典力學和相對論是各自獨立的學說，互不相容 B．相對論是在否定了經(jīng)典力學的基礎(chǔ)上建立起來的 C．相對論和經(jīng)典力學是兩種不同的學說，二者沒有聯(lián)系 D．經(jīng)典力學包含于相對論之中，經(jīng)典力學是相對論的特例 解析 經(jīng)典力學包含于相對論之中，經(jīng)典力學是相對論的特例，即當速度遠小于光速時的特殊情形． 答案 D,【典例2】 真空中的光速為c＝3.0×108 m/s，如果一個物體運動的速度為v1＝2.4×108 m/s時，質(zhì)量為3 kg.當它的速度為v2＝1.8×108 m/s時，質(zhì)量為多少？,質(zhì)量的相對論效應,答案 2.25 kg,【跟蹤2】 在粒子對撞機中，有一個電子經(jīng)過高電壓加速，速度達到0.5c，則此時電子的質(zhì)量變?yōu)殪o止時的________倍．,答案 1.155,一、對經(jīng)典力學的認識 1．下列說法中正確的是 ( )． A．經(jīng)典力學適用于任何情況下的任何物體 B．狹義相對論否定了經(jīng)典力學 C．量子力學能夠描述微觀粒子運動的規(guī)律性 D．萬有引力定律也適用于強相互作用力,解析 經(jīng)典力學只適用于宏觀、低速、弱引力的情況，故A項是錯誤的；狹義相對論沒有否定經(jīng)典力學，在宏觀低速情況下，相對論的結(jié)論與經(jīng)典力學沒有區(qū)別，故B項是錯誤的；量子力學正確描述了微觀粒子運動的規(guī)律性，故C項是正確的；萬有引力定律只適用于弱相互作用力，而對于強相互作用力是不適用的，故D項是錯誤的． 答案 C,2．20世紀以來，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實，而經(jīng)典力學卻無法解釋．經(jīng)典力學只適用于解決物體的低速運動問題，不能用來處理高速運動問題；只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子，這說明 ( )． A．隨著認識的發(fā)展，經(jīng)典力學已成了過時的理論 B．人們對客觀事物的具體認識在廣度上是有局限性的 C．不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律 D．人們應當不斷擴展認識，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律,解析 人們對客觀世界的認識要受到所處的時代的客觀條件和科學水平的制約，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人們只有不斷擴展自己的認識，才能掌握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)律；新的科學的誕生并不意味著對原來科學的全盤否定，只能認為過去的科學是新的科學在一定條件下的特殊情形． 答案 BCD,二、相對論效應 3．通過一個加速裝置對電子加一很大的恒力，使電子從靜止開始加速，則對這個加速過程，下列描述正確的是 ( )． A．根據(jù)牛頓第二定律，電子將不斷做勻加速直線運動 B．電子先做勻加速直線運動，后以光速做勻速直線運動 C．電子開始近似于勻加速直線運動，后來質(zhì)量增大，牛頓運動定律不再適用 D．電子是微觀粒子，整個加速過程根本就不能用牛頓運動定律解釋,解析 電子在加速裝置中由靜止開始加速，開始階段速度較低，遠低于光速，此時牛頓運動定律基本適用，可以認為在它被加速的最初階段，它做勻加速直線運動．隨著電子的速度越來越大，接近光速時，相對論效應越來越大，質(zhì)量加大，它不再做勻加速直線運動，牛頓運動定律不再適用． 答案 C,4．日常生活中，我們并沒發(fā)現(xiàn)物體的質(zhì)量隨物體運動的速度變化而變化，其原因是 ( )． A．運動中物體無法稱量質(zhì)量 B．物體的速度遠小于光速，質(zhì)量變化極小 C．物體的質(zhì)量太大 D．物體的質(zhì)量不隨速度的變化而變化,答案 B,5．某物體在低速(接近0)情況下質(zhì)量為m0，在速度為v的高速(接近光速)情況下質(zhì)量為m，則由狹義相對論，物體速度v為 ( )．,答案 B,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,