第六章-6經(jīng)典力學(xué)的局限性課件

6.經(jīng)典力學(xué)的局限性6.經(jīng)典力學(xué)的局限性第六章-6經(jīng)典力學(xué)的局限性課件自我檢測自主梳理一、從低速到高速1.經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動定律。牛頓運(yùn)動定律和萬有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊區(qū)域,包括天體力學(xué)的研究中,經(jīng)受了實踐的檢驗,取得了巨大的成就。2.狹義相對論闡述了物體在以接近光的速度運(yùn)動時所遵從的規(guī)律。3.在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不變的,而狹義相對論指出,質(zhì)量要隨物體運(yùn)動速度的增大而增大,即,兩者在速度遠(yuǎn)小于光速的條件下是統(tǒng)一的。4.經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時間的測量結(jié)果都與參考系無關(guān)。相對論認(rèn)為,同一過程的位移和時間的測量與參考系有關(guān),在不同的參考系中是不同的。自我檢測自主梳理一、從低速到高速自我檢測自主梳理二、從宏觀到微觀1.電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性,同時還具有波動性,它們的運(yùn)動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明,而量子力學(xué)能夠很好地描述微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律。2.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍:只適用于低速運(yùn)動,不適用于高速運(yùn)動;只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界。三、從弱引力到強(qiáng)引力1.1915年,愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對論,這是一種新的時空與引力的理論。在強(qiáng)引力的情況下,牛頓的引力理論不再適用。2.當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速c(3×108m/s)時,相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。當(dāng)另一個重要常數(shù)即“普朗克常量”(6.63×10-34J·s)可以忽略不計時,量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。自我檢測自主梳理二、從宏觀到微觀自我檢測自主梳理正誤辨析(1)相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn),說明經(jīng)典力學(xué)已失去意義。(

)解析:相對論與量子力學(xué)是對高速運(yùn)動與微觀世界的解釋,經(jīng)典力學(xué)對宏觀物體的低速運(yùn)動仍然具有意義。答案:×(2)原子中電子的運(yùn)動能用經(jīng)典力學(xué)進(jìn)行解釋。(

)解析:電子屬于微觀粒子,它的運(yùn)動規(guī)律不能用經(jīng)典力學(xué)解釋。答案:×(3)牛頓運(yùn)動定律適用于低速、宏觀的研究領(lǐng)域。(

)答案:√自我檢測自主梳理正誤辨析自我檢測自主梳理(4)相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)否定了經(jīng)典力學(xué)。(

)解析:相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn),說明人類對自然界的認(rèn)識更加廣泛和深入,而不表示經(jīng)典力學(xué)已失去了意義,它只是使人們認(rèn)識到經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍,經(jīng)典力學(xué)是相對論與量子力學(xué)的特例。答案:×自我檢測自主梳理(4)相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)否定了經(jīng)典力學(xué)。探究一探究二情景導(dǎo)引在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對論中,物體的質(zhì)量有何不同?位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中有何區(qū)別?要點(diǎn)提示在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動狀態(tài)的改變而改變,同一過程的位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中是相同的;而在狹義相對論中,質(zhì)量要隨著物體運(yùn)動速度的增大而增大,同一過程的位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中是不同的。從低速到高速

隨堂檢測探究一探究二情景導(dǎo)引從低速到高速隨堂檢測探究一探究二知識歸納1.低速與高速的概念:(1)低速:遠(yuǎn)小于光速的速度,通常所見物體的運(yùn)動速度,如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體的運(yùn)動速度皆為低速。(2)高速:有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近,這樣的速度稱為高速。2.速度對質(zhì)量的影響:(1)在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨速度而變。(2)愛因斯坦的狹義相對論指出,,其中m0為物體靜止時的質(zhì)量,m是物體速度為v時的質(zhì)量,c是真空中的光速。隨堂檢測探究一探究二知識歸納隨堂檢測探究一探究二3.速度對物理規(guī)律的影響(1)對于低速運(yùn)動問題,一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理。(2)對于高速運(yùn)動問題,經(jīng)典力學(xué)已不再適用,需要用狹義相對論知識來處理。4.位移、時間與參考系的關(guān)系經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時間的測量與參考系無關(guān),相對論認(rèn)為,同一過程的位移和時間的測量與參考系有關(guān),在不同的參考系中測量結(jié)果不同。隨堂檢測探究一探究二3.速度對物理規(guī)律的影響隨堂檢測探究一探究二典例剖析例1

一個原來靜止的電子,經(jīng)電場加速后速度為v=6×106m/s。問電子的質(zhì)量增大了還是減小了?改變了百分之幾?答案:增大了0.02%隨堂檢測探究一探究二典例剖析隨堂檢測探究一探究二變式訓(xùn)練如圖所示,強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯,壯壯的飛行速度為0.5c。強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò),則壯壯觀測到該光束的傳播速度為(

)A.0.4c

B.0.5c

C.0.9c

D.1.0c解析:根據(jù)光速不變原理,在任何參照系中測量的光速都是c,D正確。答案:D隨堂檢測探究一探究二變式訓(xùn)練如圖所示,強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光探究一探究二情景導(dǎo)引(1)19世紀(jì)末和20世紀(jì)初,物理學(xué)深入到微觀世界,發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子,它們的運(yùn)動規(guī)律能完全用經(jīng)典力學(xué)解釋嗎?(2)“黑洞”是愛因斯坦廣義相對論中預(yù)言的一種特殊天體。它的密度極大,對周圍的物質(zhì)(包括光)有極強(qiáng)的吸引力,在研究“黑洞”時,經(jīng)典力學(xué)還適用嗎?如圖所示為第一張黑洞照片。要點(diǎn)提示(1)不能。因為這些微觀粒子不僅具有粒子性,同時還具有波動性,它們的運(yùn)動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明。(2)不適用,經(jīng)典力學(xué)適用于弱引力問題,而“黑洞”問題屬于強(qiáng)引力問題,經(jīng)典力學(xué)不再適用。從宏觀到微觀

從弱引力到強(qiáng)引力

隨堂檢測探究一探究二情景導(dǎo)引從宏觀到微觀從弱引力到強(qiáng)引力隨堂檢測探究一探究二知識歸納1.微觀世界:電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明,而量子力學(xué)能夠正確地描述微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律。2.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍:只適用于低速運(yùn)動,不適用于高速運(yùn)動;只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界。隨堂檢測探究一探究二知識歸納隨堂檢測探究一探究二3.經(jīng)典力學(xué)與相對論、量子理論的比較(1)區(qū)別。隨堂檢測探究一探究二3.經(jīng)典力學(xué)與相對論、量子理論的比較隨堂檢測探究一探究二(2)聯(lián)系。①當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速時,相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。②當(dāng)另一個重要常數(shù)即“普朗克常量”可以忽略不計時,量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。③相對論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形。隨堂檢測探究一探究二(2)聯(lián)系。隨堂檢測探究一探究二典例剖析例2關(guān)于經(jīng)典力學(xué)、狹義相對論和量子力學(xué),下列說法正確的是(

)A.狹義相對論和經(jīng)典力學(xué)是相互對立、互不相容的兩種理論B.經(jīng)典力學(xué)包含于相對論之中,經(jīng)典力學(xué)是相對論的特例C.經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀物體的運(yùn)動,量子力學(xué)只適用于微觀粒子的運(yùn)動D.不論是宏觀物體,還是微觀粒子,經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的解析:相對論沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是相對論在一定條件下的特殊情形,選項A錯誤,B正確。經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速、弱引力的領(lǐng)域,量子力學(xué)適用于任何大小的物體系統(tǒng),選項C、D錯誤。答案:B隨堂檢測探究一探究二典例剖析隨堂檢測探究一探究二規(guī)律方法

理解相對論和量子力學(xué)的兩點(diǎn)注意(1)相對論和量子力學(xué)不是科學(xué)家的主觀臆想,是經(jīng)過實驗證實的,相對論和量子力學(xué)所描述的現(xiàn)象是高速世界、微觀世界確實存在的事實。(2)理解相對論和量子力學(xué)需要增強(qiáng)對高速世界、微觀世界的感性認(rèn)識,跳出已有的對低速、宏觀領(lǐng)域的固有思維和認(rèn)識。隨堂檢測探究一探究二規(guī)律方法理解相對論和量子力學(xué)的兩點(diǎn)注意隨堂檢測1.(多選)關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的偉大成就,下列論述正確的是

(

)A.經(jīng)典力學(xué)第一次實現(xiàn)了對自然界認(rèn)識的理論大綜合B.經(jīng)典力學(xué)第一次預(yù)言了宇宙中黑洞的存在C.經(jīng)典力學(xué)第一次向人們展示了時間的相對性D.人們借助于經(jīng)典力學(xué)中的研究方法,建立了完整的經(jīng)典物理學(xué)體系解析:經(jīng)典力學(xué)把天上物體和地面上物體的運(yùn)動統(tǒng)一起來,從力學(xué)上證明了自然界的多樣性的統(tǒng)一,第一次實現(xiàn)了人類對自然界認(rèn)識的理論大綜合。在研究方法上,人們把經(jīng)典力學(xué)中行之有效的實驗與數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法推廣到物理學(xué)的各個分支上,相繼建立了熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等,形成了完整的經(jīng)典物理學(xué)體系。綜上所述,應(yīng)選AD。答案:AD探究一探究二隨堂檢測1.(多選)關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的偉大成就,下列論述正確的是(探究一探究二隨堂檢測2.A、B、C是三個完全相同的時鐘,A放在地面上,B、C分別放在兩個火箭上,以速度vb和vc朝同一方向飛行,vb>vc。在地面上的人看來,關(guān)于時鐘快慢的說法正確的是

(

)A.B鐘最快,C鐘最慢B.A鐘最快,C鐘最慢C.C鐘最快,B鐘最慢D.A鐘最快,B鐘最慢解析:根據(jù)狹義相對論原理的時間延緩效應(yīng)可知,速度越大,時鐘走得越慢,選項D正確。答案:D探究一探究二隨堂檢測2.A、B、C是三個完全相同的時鐘,A放6.經(jīng)典力學(xué)的局限性6.經(jīng)典力學(xué)的局限性第六章-6經(jīng)典力學(xué)的局限性課件自我檢測自主梳理一、從低速到高速1.經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動定律。牛頓運(yùn)動定律和萬有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊區(qū)域,包括天體力學(xué)的研究中,經(jīng)受了實踐的檢驗,取得了巨大的成就。2.狹義相對論闡述了物體在以接近光的速度運(yùn)動時所遵從的規(guī)律。3.在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不變的,而狹義相對論指出,質(zhì)量要隨物體運(yùn)動速度的增大而增大,即,兩者在速度遠(yuǎn)小于光速的條件下是統(tǒng)一的。4.經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時間的測量結(jié)果都與參考系無關(guān)。相對論認(rèn)為,同一過程的位移和時間的測量與參考系有關(guān),在不同的參考系中是不同的。自我檢測自主梳理一、從低速到高速自我檢測自主梳理二、從宏觀到微觀1.電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性,同時還具有波動性,它們的運(yùn)動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明,而量子力學(xué)能夠很好地描述微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律。2.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍:只適用于低速運(yùn)動,不適用于高速運(yùn)動;只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界。三、從弱引力到強(qiáng)引力1.1915年,愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對論,這是一種新的時空與引力的理論。在強(qiáng)引力的情況下,牛頓的引力理論不再適用。2.當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速c(3×108m/s)時,相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。當(dāng)另一個重要常數(shù)即“普朗克常量”(6.63×10-34J·s)可以忽略不計時,量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。自我檢測自主梳理二、從宏觀到微觀自我檢測自主梳理正誤辨析(1)相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn),說明經(jīng)典力學(xué)已失去意義。(

)解析:相對論與量子力學(xué)是對高速運(yùn)動與微觀世界的解釋,經(jīng)典力學(xué)對宏觀物體的低速運(yùn)動仍然具有意義。答案:×(2)原子中電子的運(yùn)動能用經(jīng)典力學(xué)進(jìn)行解釋。(

)解析:電子屬于微觀粒子,它的運(yùn)動規(guī)律不能用經(jīng)典力學(xué)解釋。答案:×(3)牛頓運(yùn)動定律適用于低速、宏觀的研究領(lǐng)域。(

)答案:√自我檢測自主梳理正誤辨析自我檢測自主梳理(4)相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)否定了經(jīng)典力學(xué)。(

)解析:相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn),說明人類對自然界的認(rèn)識更加廣泛和深入,而不表示經(jīng)典力學(xué)已失去了意義,它只是使人們認(rèn)識到經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍,經(jīng)典力學(xué)是相對論與量子力學(xué)的特例。答案:×自我檢測自主梳理(4)相對論與量子力學(xué)的出現(xiàn)否定了經(jīng)典力學(xué)。探究一探究二情景導(dǎo)引在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對論中,物體的質(zhì)量有何不同?位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中有何區(qū)別?要點(diǎn)提示在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動狀態(tài)的改變而改變,同一過程的位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中是相同的;而在狹義相對論中,質(zhì)量要隨著物體運(yùn)動速度的增大而增大,同一過程的位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中是不同的。從低速到高速

隨堂檢測探究一探究二情景導(dǎo)引從低速到高速隨堂檢測探究一探究二知識歸納1.低速與高速的概念:(1)低速:遠(yuǎn)小于光速的速度,通常所見物體的運(yùn)動速度,如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體的運(yùn)動速度皆為低速。(2)高速:有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近,這樣的速度稱為高速。2.速度對質(zhì)量的影響:(1)在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨速度而變。(2)愛因斯坦的狹義相對論指出,,其中m0為物體靜止時的質(zhì)量,m是物體速度為v時的質(zhì)量,c是真空中的光速。隨堂檢測探究一探究二知識歸納隨堂檢測探究一探究二3.速度對物理規(guī)律的影響(1)對于低速運(yùn)動問題,一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理。(2)對于高速運(yùn)動問題,經(jīng)典力學(xué)已不再適用,需要用狹義相對論知識來處理。4.位移、時間與參考系的關(guān)系經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時間的測量與參考系無關(guān),相對論認(rèn)為,同一過程的位移和時間的測量與參考系有關(guān),在不同的參考系中測量結(jié)果不同。隨堂檢測探究一探究二3.速度對物理規(guī)律的影響隨堂檢測探究一探究二典例剖析例1

一個原來靜止的電子,經(jīng)電場加速后速度為v=6×106m/s。問電子的質(zhì)量增大了還是減小了?改變了百分之幾?答案:增大了0.02%隨堂檢測探究一探究二典例剖析隨堂檢測探究一探究二變式訓(xùn)練如圖所示,強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯,壯壯的飛行速度為0.5c。強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò),則壯壯觀測到該光束的傳播速度為(

)A.0.4c

B.0.5c

C.0.9c

D.1.0c解析:根據(jù)光速不變原理,在任何參照系中測量的光速都是c,D正確。答案:D隨堂檢測探究一探究二變式訓(xùn)練如圖所示,強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光探究一探究二情景導(dǎo)引(1)19世紀(jì)末和20世紀(jì)初,物理學(xué)深入到微觀世界,發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子,它們的運(yùn)動規(guī)律能完全用經(jīng)典力學(xué)解釋嗎?(2)“黑洞”是愛因斯坦廣義相對論中預(yù)言的一種特殊天體。它的密度極大,對周圍的物質(zhì)(包括光)有極強(qiáng)的吸引力,在研究“黑洞”時,經(jīng)典力學(xué)還適用嗎?如圖所示為第一張黑洞照片。要點(diǎn)提示(1)不能。因為這些微觀粒子不僅具有粒子性,同時還具有波動性,它們的運(yùn)動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明。(2)不適用,經(jīng)典力學(xué)適用于弱引力問題,而“黑洞”問題屬于強(qiáng)引力問題,經(jīng)典力學(xué)不再適用。從宏觀到微觀

從弱引力到強(qiáng)引力

隨堂檢測探究一探究二情景導(dǎo)引從宏觀到微觀從弱引力到強(qiáng)引力隨堂檢測探究一探究二知識歸納1.微觀世界:電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明,而量子力學(xué)能夠正確地描述微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律。2.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍:只適用于低速運(yùn)動,不適用于高速運(yùn)動;只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界。隨堂檢測探究一探究二知識歸納隨堂檢測探究一探究二3.經(jīng)典力學(xué)與相對論、量子理論的比較(1)區(qū)別。隨堂檢測探究一探究二3.經(jīng)典力學(xué)與相對論、量子理論的比較隨堂檢測探究一探究二(2)聯(lián)系。①當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速時,相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。②當(dāng)另一個重要常數(shù)即“普朗克常量”可以忽略不計時,量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。③相對論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形。隨堂檢測探究一探究二(2)聯(lián)系。隨堂檢測探究一探究二典例剖析例2關(guān)于經(jīng)典力學(xué)、狹義相對論和量子力學(xué),下列說法正確的是(

)A.狹義相對論和經(jīng)典力學(xué)是相互對立、互不相容的兩種理論B.經(jīng)典力學(xué)包含于相對論之中,經(jīng)典力學(xué)是相對論的特例C.經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀物體的運(yùn)動,量子力學(xué)只適用于微觀粒子的運(yùn)動D.不論是宏觀物體,還是微觀粒子,經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的解析:相對論沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是相對論在一定條件下的特殊情形,選項A錯誤,B正確。經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速、弱引力的領(lǐng)域,量子力學(xué)適用于任何大小的物體系統(tǒng),選項C、D錯誤。答案:B隨堂檢測探究一探究二典例剖析隨堂檢測探究一探究二