6.6 經(jīng)典力學(xué)的局限性 課件（人教版必修2）

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6 經(jīng)典力學(xué)的局限性,1．了解經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用． 2．知道經(jīng)典力學(xué)的適用范圍． 3．知道質(zhì)量與速度的關(guān)系，知道高速運(yùn)動(dòng)中物體的質(zhì)量不再是恒定的.,1.經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是_____________，牛頓運(yùn)動(dòng)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(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了巨大的成就． 2．狹義相對(duì)論闡述的是物體以________的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵從的規(guī)律．,從低速到高速,牛頓運(yùn)動(dòng)定律,宏觀,低速,弱引力,天體力學(xué),接近光,3．在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是______的，而狹義相對(duì)論指出，質(zhì)量要隨物體運(yùn)動(dòng)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(yuǎn)小于光速,4．經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時(shí)間的測量與參考系_____，相對(duì)論認(rèn)為，同一過程的位移和時(shí)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(duì)于高速運(yùn)動(dòng)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(xué)中，一個(gè)物體的質(zhì)量在任何時(shí)候都不變，但在相對(duì)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(xué)不能適用于下列哪些運(yùn)動(dòng) ( )． A．火箭的發(fā)射 B．宇宙飛船繞地球的運(yùn)動(dòng) C．“勇氣號(hào)”宇宙探測器的運(yùn)動(dòng) D．以99%倍光速運(yùn)行的電子束 解析 經(jīng)典力學(xué)在低速運(yùn)動(dòng)的廣闊領(lǐng)域(包括天體力學(xué)的研究)中，經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了巨大的成就，但在高速領(lǐng)域不再適用，故選項(xiàng)A、B、C適用． 答案 D,A．公式中的m0是物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量 B．當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度v0時(shí)，物體的質(zhì)量mm0，即物體的質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學(xué)不適用 C．當(dāng)物體以較小的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量變化十分微小，經(jīng)典力學(xué)理論仍然適用，只有當(dāng)物體以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量變化才明顯，故經(jīng)典力學(xué)僅適用于低速運(yùn)動(dòng)，而不適用于高速運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yuǎn)小于光速時(shí)，經(jīng)典力學(xué)依然成立，故A、B錯(cuò)，C、D對(duì)． 答案 CD,1.電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有_______，同時(shí)還具有波動(dòng)性，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明，而__________能夠正確地描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律． 2．經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于_____運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)；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(xué),低速,宏觀,微觀,思考2：牛頓第二定律屬經(jīng)典力學(xué)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(yùn)動(dòng) B．研究“神舟”七號(hào)飛船的高速發(fā)射 C．研究地球繞太陽的運(yùn)動(dòng) D．研究飛機(jī)從北京飛往紐約的航線 解析 牛頓力學(xué)屬于經(jīng)典力學(xué)的研究范疇，適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，并注意到低速和高速的標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)于光速，可判定牛頓定律適用于B、C、D中描述的運(yùn)動(dòng)，而A不適用． 答案 A,三、從弱引力到強(qiáng)引力 1．1915年，愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對(duì)論，這是一種新的時(shí)空與引力的理論．在強(qiáng)引力的情況下，牛頓的引力理論__________． 2．當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速c(3×108 m/s)時(shí)，相對(duì)論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論_________．當(dāng)另一個(gè)重要常數(shù)即“普朗克常量”(6.63×10－34 J·s)可以忽略不計(jì)時(shí)，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)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(xué)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(xué)理論具有一定的局限性 C．在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變而改變 D．相對(duì)論和量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論,經(jīng)典力學(xué)的適用范圍,解析 經(jīng)典力學(xué)理論具有一定的局限性，它只適用于低速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而改變，即物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)，選項(xiàng)C正確；相對(duì)論和量子力學(xué)并沒有否定過去的科學(xué)，而是認(rèn)為經(jīng)典力學(xué)理論是在一定條件下的特殊情形，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案 BC,解答此類問題時(shí)，應(yīng)在理解的基礎(chǔ)上記憶經(jīng)典力學(xué)的成就和適用范圍，以及經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論和量子力學(xué)的關(guān)系．,【跟蹤1】 關(guān)于經(jīng)典力學(xué)和相對(duì)論，下列說法正確的是 ( )． A．經(jīng)典力學(xué)和相對(duì)論是各自獨(dú)立的學(xué)說，互不相容 B．相對(duì)論是在否定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上建立起來的 C．相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)是兩種不同的學(xué)說，二者沒有聯(lián)系 D．經(jīng)典力學(xué)包含于相對(duì)論之中，經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論的特例 解析 經(jīng)典力學(xué)包含于相對(duì)論之中，經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論的特例，即當(dāng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)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(gè)物體運(yùn)動(dòng)的速度為v1＝2.4×108 m/s時(shí)，質(zhì)量為3 kg.當(dāng)它的速度為v2＝1.8×108 m/s時(shí)，質(zhì)量為多少？,質(zhì)量的相對(duì)論效應(yīng),答案 2.25 kg,【跟蹤2】 在粒子對(duì)撞機(jī)中，有一個(gè)電子經(jīng)過高電壓加速，速度達(dá)到0.5c，則此時(shí)電子的質(zhì)量變?yōu)殪o止時(shí)的________倍．,答案 1.155,一、對(duì)經(jīng)典力學(xué)的認(rèn)識(shí) 1．下列說法中正確的是 ( )． A．經(jīng)典力學(xué)適用于任何情況下的任何物體 B．狹義相對(duì)論否定了經(jīng)典力學(xué) C．量子力學(xué)能夠描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性 D．萬有引力定律也適用于強(qiáng)相互作用力,解析 經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力的情況，故A項(xiàng)是錯(cuò)誤的；狹義相對(duì)論沒有否定經(jīng)典力學(xué)，在宏觀低速情況下，相對(duì)論的結(jié)論與經(jīng)典力學(xué)沒有區(qū)別，故B項(xiàng)是錯(cuò)誤的；量子力學(xué)正確描述了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，故C項(xiàng)是正確的；萬有引力定律只適用于弱相互作用力，而對(duì)于強(qiáng)相互作用力是不適用的，故D項(xiàng)是錯(cuò)誤的． 答案 C,2．20世紀(jì)以來，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實(shí)，而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋．經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運(yùn)動(dòng)問題，不能用來處理高速運(yùn)動(dòng)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(rèn)識(shí)的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)已成了過時(shí)的理論 B．人們對(duì)客觀事物的具體認(rèn)識(shí)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(yīng)當(dāng)不斷擴(kuò)展認(rèn)識(shí)，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(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)要受到所處的時(shí)代的客觀條件和科學(xué)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(kuò)展自己的認(rèn)識(shí)，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(xué)的誕生并不意味著對(duì)原來科學(xué)的全盤否定，只能認(rèn)為過去的科學(xué)是新的科學(xué)在一定條件下的特殊情形． 答案 BCD,二、相對(duì)論效應(yīng) 3．通過一個(gè)加速裝置對(duì)電子加一很大的恒力，使電子從靜止開始加速，則對(duì)這個(gè)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(yùn)動(dòng) B．電子先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，后以光速做勻速直線運(yùn)動(dòng) C．電子開始近似于勻加速直線運(yùn)動(dòng)，后來質(zhì)量增大，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不再適用 D．電子是微觀粒子，整個(gè)加速過程根本就不能用牛頓運(yùn)動(dòng)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(yuǎn)低于光速，此時(shí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律基本適用，可以認(rèn)為在它被加速的最初階段，它做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．隨著電子的速度越來越大，接近光速時(shí)，相對(duì)論效應(yīng)越來越大，質(zhì)量加大，它不再做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，牛頓運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的速度變化而變化，其原因是 ( )． A．運(yùn)動(dòng)中物體無法稱量質(zhì)量 B．物體的速度遠(yuǎn)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(duì)論，物體速度v為 ( )．,答案 B,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,