6.6 经典力学的局限性 课件（人教版必修2）

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6 经典力学的局限性,1．了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用． 2．知道经典力学的适用范围． 3．知道质量与速度的关系，知道高速运动中物体的质量不再是恒定的.,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．狭义相对论阐述的是物体以________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,弱引力,天体力学,接近光,3．在经典力学中，物体的质量是______的，而狭义相对论指出，质量要随物体运动速度的增大而_____，即m＝________，两者在________________的条件下是统一的．,不变,增大,速度远小于光速,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_____，在不同的参考系中测量结果_____．,无关,有关,不同,思考1：对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增加怎样变化？ 提示：在经典力学中，一个物体的质量在任何时候都不变，但在相对论中，某物体的质量随着速度的增加而变大．,1．经典力学不能适用于下列哪些运动 ( )． A．火箭的发射 B．宇宙飞船绕地球的运动 C．“勇气号”宇宙探测器的运动 D．以99%倍光速运行的电子束 解析 经典力学在低速运动的广阔领域(包括天体力学的研究)中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就，但在高速领域不再适用，故选项A、B、C适用． 答案 D,A．公式中的m0是物体以速度v运动时的质量 B．当物体运动速度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 C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动,D．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化 解析 公式中的m0是物体的静止质量，在v远小于光速时，经典力学依然成立，故A、B错，C、D对． 答案 CD,1.电子、质子、中子等微观粒子不仅具有_______，同时还具有波动性，它们的运动规律在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，不适用于高速运动；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,宏观,微观,思考2：牛顿第二定律属经典力学理论，它在高速世界还适用吗？ 提示：在高速世界中，物体的质量随着速度的增加而变大，物体的加速度不一定与它所受的外力成正比，牛顿第二定律不再适用．,3.牛顿定律不适用于下列哪些情况 ( )． A．研究原子中电子的运动 B．研究“神舟”七号飞船的高速发射 C．研究地球绕太阳的运动 D．研究飞机从北京飞往纽约的航线 解析 牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，并注意到低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用． 答案 A,三、从弱引力到强引力 1．1915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，牛顿的引力理论__________． 2．当物体的运动速度远小于光速c(3×108 m/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”(6.63×10－34 J·s)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论 .,从宏观到微观,不再适用,没有区别,没有区别,【典例1】 以下说法正确的是 ( )． A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用 B．经典力学理论具有一定的局限性 C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态改变而改变 D．相对论和量子力学否定了经典力学理论,经典力学的适用范围,解析 经典力学理论具有一定的局限性，它只适用于低速、宏观物体的运动，选项A错误，B正确；在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变，即物体的质量和物体运动的速度无关，选项C正确；相对论和量子力学并没有否定过去的科学，而是认为经典力学理论是在一定条件下的特殊情形，选项D错误． 答案 BC,解答此类问题时，应在理解的基础上记忆经典力学的成就和适用范围，以及经典力学与相对论和量子力学的关系．,【跟踪1】 关于经典力学和相对论，下列说法正确的是 ( )． A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容 B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的 C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系 D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例 解析 经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例，即当速度远小于光速时的特殊情形． 答案 D,【典例2】 真空中的光速为c＝3.0×108 m/s，如果一个物体运动的速度为v1＝2.4×108 m/s时，质量为3 kg.当它的速度为v2＝1.8×108 m/s时，质量为多少？,质量的相对论效应,答案 2.25 kg,【跟踪2】 在粒子对撞机中，有一个电子经过高电压加速，速度达到0.5c，则此时电子的质量变为静止时的________倍．,答案 1.155,一、对经典力学的认识 1．下列说法中正确的是 ( )． A．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B．狭义相对论否定了经典力学 C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D．万有引力定律也适用于强相互作用力,解析 经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，故A项是错误的；狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下，相对论的结论与经典力学没有区别，故B项是错误的；量子力学正确描述了微观粒子运动的规律性，故C项是正确的；万有引力定律只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用的，故D项是错误的． 答案 C,2．20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,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,二、相对论效应 3．通过一个加速装置对电子加一很大的恒力，使电子从静止开始加速，则对这个加速过程，下列描述正确的是 ( )． A．根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动 B．电子先做匀加速直线运动，后以光速做匀速直线运动 C．电子开始近似于匀加速直线运动，后来质量增大，牛顿运动定律不再适用 D．电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能用牛顿运动定律解释,解析 电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较低，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为在它被加速的最初阶段，它做匀加速直线运动．随着电子的速度越来越大，接近光速时，相对论效应越来越大，质量加大，它不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用． 答案 C,4．日常生活中，我们并没发现物体的质量随物体运动的速度变化而变化，其原因是 ( )． A．运动中物体无法称量质量 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,答案 B,5．某物体在低速(接近0)情况下质量为m0，在速度为v的高速(接近光速)情况下质量为m，则由狭义相对论，物体速度v为 ( )．,答案 B,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,