《经典力学的成就与局限性 》课件2.ppt

1、,经典力学的成就与局限性 经典时空观与相对论时空观,一、对经典时空观与相对论时空观的认识,1.绝对时空观是在地球范围内凭直觉经验建立起来的，它符合人们对空间、时间的主观感受；相对论时空观是在光速不变的实验事实上，以狭义相对论的两条基本假设为前提建立的. 2.经典时空观中，时间、空间、物质是彼此独立、互不联系的，时间、长度和质量这三个物理量都与参考系的运动无关.相对论时空观中，空间和时间是运动着的物质的存在形式，时空概念是从物质运动中抽象出来的，它们之间相互依赖、彼此联系.,3.两种理论是历史发展的不同产物 我们对自然界的认识过程都是从肤浅到深刻,从片面到全面,一步步深入,一步步完善的,所以理论

2、的完善也需要一个过程.在历史发展的不同阶段,人类建立了经典力学和相对论,量子力学两套物理学理论.经典力学理论不可能穷尽一切真理,必有其局限性,现在可认为经典力学理论是狭义相对论和量子理论的特例.,4.两种理论的适用范围不同 经典力学理论适用于弱引力作用下,低速运动的宏观物体.而它在强引力作用下,或高速运动或微观世界不适用. 近期建立的相对论原理是一种全新的时空与引力理论,它并没有否定经典力学理论,是在经典力学基础上加以完善,适用范围更广、更全面.,只有在高速运动时，相对论效应才比较显著，在通常情况下，相对论效应极其微小，可忽略不计，仍可按经典时空观理解.,【典例1】(2011汕头高一检测)(双

3、选)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.经典力学理论的成立具有一定的局限性 C.在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变 D.相对论与量子力学否定了经典力学理论 【解题指导】经典力学与相对论、量子力学并不矛盾，只是适用范围不同，经典力学是相对论、量子力学在一定条件下的特殊情况.,【标准解答】选B、C.经典力学理论只适用于宏观、低速运 动的物体，具有一定的局限性，A错误，B正确；在经典力 学中，物体的速度v c，所以物体的质量不随运动状态的 改变而改变，但相对论和量子力学并不否定经典力学，认 为它是在一定条件下的特殊情形，C正确，D错误.

4、,【变式训练】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.经典力学包含在相对论之中，经典力学是相对论的特例 【解析】选D.相对论的建立并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形.所以A、B、C错误，D正确.,【变式备选】(双选)20世纪以来，人们发现了一些新的现象，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.随着社会

5、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.不同领域的事物其本质与规律都相同 D.人们应当不断地扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律,【解析】选B、D.人们对客观世界的认识，要受到其所处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，人们只有不断地扩展自己的认识，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，故A错误，B、D正确.,二、相对论效应的理解 1.同时的相对性：同时是相对的，不存在所有参考系普适的同时性概念.,2

6、.运动时钟变慢：若t为静止时间，t为运动时间， 其关系为 3.运动尺子缩短：若l0为静止长度，l为运动长度，其关系 为 4.物体的质量增大. 物体的静止质量m0和运动的质量m之间有如下关系：,(1)相对论中的时间延缓、长度缩短、质量增大现象是观测效应，并非时钟走慢了，也并非是物体的长度、质量变化了. (2)光速是物体运动的极限速度.,【典例2】一支静止时30 m的火箭以3 km/s的速度从观察者的身边飞过. (1)观察者测得火箭的长度应为多少? (2)火箭上的人测得火箭的长度应为多少? (3)如果火箭的速度为光速的二分之一,观察者测得火箭的长度应为多少? 【解题指导】解答本题应注意以下两点：,

7、【标准解答】火箭上的人相对火箭永远是静止的,无论火箭 速度是多少,火箭上的人测得火箭长与静止时测得的火箭的 长均是l=30 m,而火箭外面的观察者看火箭时,有相对速度v, 则它的测量值要缩短,即ll,由 当v= 3103 m/s时, 当 时,l=26 m. 答案：(1) (2)30 m (3)26 m,【规律方法】时间延缓效应和长度收缩效应的应用方法 明确时间间隔的相对性公式中各量的含义,t是在“静止的参考系”(通常将观察者所在的参考系看成静止的)中测得的时间差,t是在相对于“静止参考系”为v的“运动参考系”中测量的时间差.,(1)“钟慢效应”或“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时间比较的一种效

8、应,不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化. (2)运动时钟变慢完全是相对的,在两个惯性参考系中的观测者都将发现对方的钟变慢了.,【互动探究】例题中火箭内完好的手表走过了60秒,若火箭 以0.8c速度飞行，地面上的人认为经过了多长时间? 【解析】火箭上时间t=60 s,火箭的速度v=0.8c, 所以地面上的人观测到的时间 答案：100秒,【典例】下面说法中正确的是( ) 根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将变为原来的4倍 按照广义相对论可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将大于原来的4倍 在球体的实际半径远大于引力半

9、径时，根据爱因斯坦的理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大,在天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大 A. B. C. D. 【解题指导】万有引力定律只适用于球体间的距离远大于引力半径的情况. 【标准解答】选A.只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么由爱因斯坦和牛顿的引力理论计算出的力的差异并不很大；但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大.故正确答案为A.,对光速不变认识不清导致错误 如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光

10、束的传播速度为( ) A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.c,【正确解答】选D.根据光速不变原理，在一切惯性参考系中测量到真空中的光速c都一样，而壮壮所处参考系即为惯性参考系，因此壮壮观察到的光速为c，选项D正确.,【易错分析】对本题易错选项及错误原因具体分析如下：,1.(2011桂林高一检测)17世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是( ) A.牛顿 B.开普勒 C.笛卡儿 D.伽利略 【解析】选A.牛顿创建了完整的经典力学体系，故A正确.,2.下列说法正确的是( ) A.牛顿定律就是经典力学 B.经典力学的

11、基础是牛顿运动定律 C.牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题 D.经典力学可以解决自然界中所有的问题 【解析】选B.经典力学并不等于牛顿运动定律,牛顿运动定律只是经典力学的基础;经典力学并非万能,也有其适用范围,并不能解决自然界中所有的问题,没有哪个理论可以解决自然界中所有的问题.因此只有B项正确.,3.(双选)继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论.这说明( ) A.世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分 B.人的意识具有能动性，能够正确地反映客观世界 C.人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化 D.第一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识,【解析】选B、C.发现总是来源于认识过程，观点总是为解释发现而提出的，主动认识世界，积极思考问题，追求解决(解释)问题，这是科学研究的基本轨迹.任何一个人对客观世界的认识都要受当时的客观条件和科学水平的制约，所以所形成的“正确理论”都有