2020物理新素养同步人教必修二课件： 第六章　万有引力与航天 第6节

1、物理 必修必修人教版人教版 第六章 万 有引力与航天 万 有引力与航天 第六节经典力学的局限性第六节经典力学的局限性 素养目标定位 了解经典力学的适用范围了解经典力学的适用范围 了解相对论和量子力学理论了解相对论和量子力学理论 认识到知识的变化性与无穷性，培养献身于科学的时代精神认识到知识的变化性与无穷性，培养献身于科学的时代精神 素养思维脉络 1 1课前预习反馈课前预习反馈 2 2课内互动探究课内互动探究 3 3核心素养提升核心素养提升 4 4课内课堂达标课内课堂达标 课前预习反馈课前预习反馈 1经典力学的基础是_，牛顿运动定 律和万有引力定律在_、_、弱引力的广 阔领域，包括_的研究中，经

2、受了实践的检 验，取得了巨大的成就。 2狭义相对论阐述物体以_的速度运动时所遵 从的规律。 3在经典力学中，物体的质量是不变的，而狭义相对论 指出，质量要随物体运动速度的增大而_，两者 在速度_光速的条件下是统一的。 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 _。 知识点知识点 1从低速到高速从低速到高速 牛顿运动定律牛顿运动定律 宏观宏观低速低速天体力学天体力学 接近光接近光 增大增大远小于远小于 无关无关 有关有关 1电子、质子、中子等微观粒子不仅具有_， 同时还具有波动性，它们的运动规律有很多情况下不能用 经典力学来说明，而_能够正确地描

3、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_运动；只适用于_世界，不适用于 _世界。 知识点知识点 2从宏观到微观从宏观到微观 粒子性粒子性 量子力学量子力学 低速低速高速高速 宏观宏观微观微观 1915年，爱因斯坦创立了_，这是一种新 的时空与引力的理论。在强引力的情况下，牛顿引力理论 不再适用。当物体的运动速度远小于光速c(3108 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”可以忽略不计时，量子 力学和经典力学的结论_。 知识点知识点 3从弱引力到强引力从弱引力到强引力 广义相对论广义相对论 没有区别没有区别 没有区别

4、没有区别 判一判 (1)洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s，这一速度属于 相对论中的高速。() (2)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变。 () (3)对于高速物体，它的质量随着速度的增加而变大。 ( ) (4)经典力学不适用于高速运动的物体，但适用于微观世界 。 () (5)对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经 典力学是一致的。() 辨析思考辨析思考 选一选 牛顿力学的适用范围是() A适用于宏观物体的低速运动(与光速相比) B适用于微观粒子的运动 C适用于宏观物体的高速(与光速相比)运动 D适用于受到很强引力作用的物体 解析：牛顿力学属于经典力学，它只适用于低速、宏

5、观物 体的运动以及引力不太强时的情况。故A对，B、C、D错 。 A 想一想 “黑洞”是爱因斯坦广义相对论中预言的一种特殊天体。 它的密度极大，对周围的物质(包括光)有极强的吸引力， 在研究“黑洞”时，经典力学还适用吗？ 答案：不适用，经典力学适用于弱引力问题，而“黑洞” 问题属于强引力问题，经典力学不再适用。 课内互动探究课内互动探究 探究一从低速到高速探究一从低速到高速 为什么在物体高速运动时，牛顿的经典力学不再适用？ 提示：牛顿的经典力学理论认为质量是不变的，而物体高 速运动时，质量将随速度的增大而增大。 1 1低速与高速的概念 (1)低速：远小于光速的速度为低速，通常所见物体的运动 ，如

6、行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船 等物体的运动皆为低速运动物体。 (2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相 接近，这样的速度称为高速。 特别提醒：(1)狭义相对论中，物体在静止时质量最小，随 着运动速度的增加，它的质量也在不断变大，对于高速运 动物体，牛顿定律已不再适用。 (2)根据相对论的质速关系，若某物体的运动速度达到光速 c，它的质量应是无穷大，这显然不符合事实，光速c是所 有物体的最大速度。 CD典例典例 1 C当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，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，故经典力学适用于低速运动，而不适用

7、于 高速运动 D通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起 我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量 的变化 解题指导：深刻理解速度对质量的影响是解题关键。 解析：公式中m0是静止质量，m是物体以速度v运动时的 质量，A不对。由公式可知，只有当v接近光速时，物体的 质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小， 故经典力学仍然适用，故B不对，C、D正确。 对点训练1日常生活中，我们并没有发现物体的质 量随物体运动速度的变化而变化，其原因是() A运动中物体无法称量其质量 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 B 探究二从宏观

8、世界到微观世界，从弱引力到强引力探究二从宏观世界到微观世界，从弱引力到强引力 19世纪末和20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现 了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们不仅具有 粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律能完全用经 典力学来解释吗？ 提示：不能 2 1从宏观到微观 (1)宏观世界粒子的运动特点 粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应用牛 顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。 (2)微观粒子的运动特点 就单个粒子来说，运动没有确定的运动轨迹，微观粒子既 有粒子性，又有波动性。 (3)适用范围 经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。 2从弱引力到强引力 (1)

9、经典力学与行星轨道的矛盾 按牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆或圆做周 期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合 的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。 实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论的计 算结果吻合的很好。 (2)适用范围 经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。 3经典力学和相对论及量子力学的关系 经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例，它包 含于相对论和量子力学之中，相对论和量子力学的建立并 没有否定经典力学。 (多选)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

10、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 BCD 典例典例 2 解题指导：相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界 的认识更加广阔和深入，但并不表示经典力学失去了意义 。历史上的科学成就不会被新的科学成就完全否定，而是 作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中 。 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