《萬有引力與航天》第6節(jié)經(jīng)典力學的局限性.ppt

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經(jīng)典力學的局限性,學習目標：1.了解經(jīng)典力學的發(fā)展歷程和偉大成就；2.認識經(jīng)典力學的局限性和適用范圍；3.初步了解微觀和高速世界中的奇妙現(xiàn)象；4.了解相對論、量子論的建立對人類深入認識客觀世界的作用，知道物理學改變?nèi)藗兪澜缬^的作用。,第6節(jié),重點了解經(jīng)典力學的局限性。難點了解相對論、量子力學與經(jīng)典力學的關系。,重點難點,提出問題,1.經(jīng)典力學的成就有哪些？,結論:（1）牛頓運動定律和萬有引力定律把天體的運動與地上物體的運動統(tǒng)一起來，是人類對自然界認識的第一次大綜合，是人類認識史上的一次重大飛躍。（2）經(jīng)典力學的基礎，在以后的二百多年里幾乎統(tǒng)治了物理學的各個領域。（3）經(jīng)典力學和以經(jīng)典力學為基礎發(fā)展起來的天體力學、材料力學和結構力學等得到了廣泛的應用，并取得了巨大的成就。（4）由牛頓力學定律導出的動量守恒定律、機械能守恒定律等，是航空航天技術的理論基礎?；鸺?、人造地球衛(wèi)星、航天飛機、宇宙飛船、行星探測器等航天器的發(fā)射，都是牛頓力學規(guī)律的應用范例。說明：通過該問題探究促進學生自主學習，讓學生積極參與、樂于探究、勤于思考，培養(yǎng)其學科探究能力，使其逐步形成科學態(tài)度。,一、從低速到高速,2.在經(jīng)典力學和狹義相對論中，物體的質(zhì)量有何不同？狹義相對論中物體的質(zhì)量表達式是怎樣的？,,提出問題,一、從低速到高速,3.在經(jīng)典力學和狹義相對論中，位移和時間的測量在不同參考系中有何區(qū)別？,結論:在經(jīng)典力學中，位移和時間的測量與參考系無關，即在不同參考系中是相同的；在狹義相對論中，同一過程的位移和時間在不同參考系中是不同的。,提出問題,一、從低速到高速,典型例題,,,典型例題,,,二、從宏觀到微觀,提出問題,經(jīng)典力學的適用范圍是什么？并說明理由。,結論:（1）經(jīng)典力學的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。（2）19世紀末和20世紀初，人們相繼發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性，而且具有波動性，它們的運動規(guī)律不能用經(jīng)典力學描述。20世紀20年代，建立了量子力學，它能夠正確地描述微觀粒子運動的規(guī)律，并在現(xiàn)代科技中發(fā)揮了重要作用。這就是說經(jīng)典力學不適用于微觀粒子。,三、從弱引力到強引力,提出問題,1.經(jīng)典力學與行星運動軌道的矛盾是什么？由經(jīng)典力學與行星運動軌道的矛盾說明了什么？,結論:（1)經(jīng)典力學與行星軌道的矛盾：按牛頓的萬有引力定律推算，行星的運動應該是一些橢圓，行星沿著這些橢圓做周期性運動。而實際的天文觀測表明，行星的軌道并不是嚴格閉合的，它們的近日點在不斷地旋進，如水星的運動。（2)愛因斯坦廣義相對論的計算結果與實際觀測到的水星的運動情況吻合得很好。這說明經(jīng)典力學只適用于弱引力，而不適用于強引力。,三、從弱引力到強引力,提出問題,2.歸納牛頓萬有引力定律與愛因斯坦引力理論的主要差異？,結論:牛頓萬有引力定律與愛因斯坦引力理論的主要差異：（1）行星的運動：在近日點和遠日點，引力的變化規(guī)律不完全相同，導致軌道不閉合，近日點旋進。（2）根據(jù)牛頓的萬有引力定律，假定一個球形天體的總質(zhì)量不變，并通過壓縮減小它的半徑，天體表面的引力將會增大。半徑減小至原來的二分之一，引力增大到原來的四倍。這就是常說的“平方反比”規(guī)律。愛因斯坦引力理論表明，這個力實際上增加得更快些。天體的半徑越小，這種差別越大。（3）只要天體的實際半徑遠大于它們的引力半徑，那么由愛因斯坦和牛頓引力理論計算出的力的差異并不是很大，但當天體的半徑接近引力半徑時，這種差異將急劇增大，這就是說，在強引力的情況下，牛頓的引力理論將不再適用。,典型例題,例3下面說法中正確的是（）A.根據(jù)牛頓的萬有引力定律可以知道，當星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，表面上的引力將變?yōu)樵瓉淼?倍B.按照廣義相對論可以知道，當星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，表面上的引力將大于原來的4倍C.在球體的實際半徑遠大于引力半徑時，根據(jù)愛因斯坦的理論和牛頓的引力理論計算出的力差異很大D.在天體的實際半徑接近引力半徑時，根據(jù)愛因斯坦的理論和牛頓的引力理論計算出的力差異不大,,鞏固練習,1.下列說法中正確的是（B）A.牛頓運動定律就是經(jīng)典力學B.經(jīng)典力學的基礎是牛頓運動定律C.牛頓運動定律可以解決自然界中所有的問題D.經(jīng)典力學可以解決自然界中所有的問題,鞏固練習,2.繼哥白尼提出“太陽中心說”、開普勒提出行星運動三定律后，牛頓站在巨人的肩膀上，創(chuàng)立了經(jīng)典力學，揭示了包括行星在內(nèi)的宏觀物體的運動規(guī)律；愛因斯坦既批判了牛頓力學的不足，又進一步發(fā)展了牛頓的經(jīng)典力學，創(chuàng)立了相對論。這說明（D）①世界無限廣大，人不可能認識世界②人的意識具有能動性，能夠正確地反映客觀世界③人對世界的每一個正確認識都有局限性，需要發(fā)展和深化④每一個認識都可能被后人推翻，人不可能獲得正確的認識A.①②③④B.①②③C.①③④D.②③,鞏固練習,,布置作業(yè)1、教材第53頁“問題與練習”第1、2題2、完成[課時學案]中交流討論的內(nèi)容,