(共33张PPT)
* 了解经典力学的适用范围
* 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
经典力学在人类活动的“正常”范围内是非常准确的．所谓“正常”范围是指：其中遇到的速度远小于光速，尺寸远大于分子但又不比银河系大很多倍，引力也不比地球引力大很多倍．在这个范围之外，牛顿物理学的结论就与观测结果不一致了．(如下图所示)
1．经典力学认为，物体的质量与物体的运动状态________；而狭义相对论认为，物体的质量随着它的速度的增大而________，若一个物体静止时的质量为m0，则当它以速度v运动时，其质量m＝__________________.
2．经典力学的适用范围是：只适用于________，不适用于________；只适用于________，不适用于________．
3．在太阳或者行星的引力场中，由爱因斯坦或牛顿的理论得出的引力________很大的差别．但是宇宙中有一些天体，例如________、________的密度很大，这些天体表面的引力比我们常见的引力________，牛顿的引力理论已经________了．
(1)实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合．
(2)界定了自然科学应有的基本特征．
(3)将“实验和数学”相结合的方法推广到物理学的各个分支上，形成了完整的经典力学体系.
特别提醒：
物体的质量是它的固有属性，是相对不变的．这一结论成立的前提是物体做低速运动，在高速运动中物体的质量要随运动速度的增大而增大．
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
答案：CD
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.
(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)经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界.
(1)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)经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力.
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．
20世纪以来，人们发现了一些事实，而经典力学却无法解释，经典力学只适用于解决物体的________问题，不能用来处理________运动问题，只适用于________物体，一般不适用于________粒子．这说明人们对客观事物的具体认识在广度上是有________的，人们应当________．
解析：人们对客观世界的认识要受到他所处的时代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．
答案：低速运动 高速 宏观 微观 局限性 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
点评：历史的科学成就不会被新的科学成就所否定，它只能是新的科学在一定条件下的特殊情形．
19世纪末和20世纪初以来，物理学的研究深入到________，发现________、________、________等微观粒子不仅有、________，而且有________，它们的运动规律不能用经典力学来说明．
答案：微观世界 电子 质子 中子 粒子性 波动性
继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在世人的肩膀上，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．每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：发现总是来自于认识过程，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”都有一定的局限性，爱因斯坦的相对论理论是对牛顿力学的理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战
答案：BC
点评：(1)一切科学的发现都是人们主动认识世界的结果，而每个人的研究又都是建立在前人研究的基础上，通过自己的努力去发展和提高．
(2)科学的成就总是在某些条件下的局部情形，在新的科学成就形成后，它将被包括在其中．
(3)爱因斯坦的相对论理论并没有否定牛顿力学的理论，而是把它看成是在一定条件下的特殊情形．
(4)目前有人对“光速不变原理”提出了挑战．
(长春三校09～10学年高一联考)关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的是 ( )
A．狭义相对论和经典力学是相对立，互不相容的两种理论
B．在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律
C．经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动
D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
答案：BC
解析：相对论并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论理论在一定条件下的特殊情况，A错，经典力学适用于宏观物体的低速运动，对于微观粒子的高速运动问题经典力学不再适用，但相对论、量子力学适用，故B、C对，D错.
一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v＝6×106m/s.问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？
答案：增大了 0.02%
点评：在这种情况下，由于质量改变很小，可以忽略质量的改变，经典力学理论仍然适用，而宏观物体的运动速度一般都很小(相比于光速)，所以经典力学解决宏观物体的动力学问题是适用的．
(福建厦门六中08～09学年高一下学期月考)假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是
( )
A．这个人是一个矮胖子
B．这个人是一个瘦高个子
C．这个人矮但不胖
D．这个人瘦但不高
答案：D本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
第6章 第6节
基础夯实
1．2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对科学的贡献．爱因斯坦对物理学的贡献有( )
A．创立“相对论”
B．发现“X射线”
C．提出“光子说”
D．建立“原子核式模型”
答案：AC
解析：所列的选项中，发现“X射线”的是伦琴，建立“原子核式模型”的是卢瑟福．“相对论”由爱因斯坦创立，“光子说”由爱因斯坦提出．故选A、C.
2．(广州08～09学年高一下学期期中)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是( )
A．牛顿发现了万有引力定律
B．牛顿通过实验证实了万有引力定律
C．相对论的创立表明经典力学已不再适用
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域
答案：AD
解析：万有引力定律是牛顿发现的，但在实验室里加以验证是卡文迪许进行的，A对、B错．相对论并没有否定经典力学，经典力学对于低速、宏观运动仍适用，C错．狭义相对论的建立，是人类取得的重大成就，从而把物理学推到更高领域，D对．
3．对于经典力学理论，下列说法中正确的是( )
A．经典力学是物理学和天文学的基础，也是现代工程技术的理论基础
B．经典力学的理论体系是经过几代科学家长期的探索，历经曲折才建立起来的
C．经典力学具有丰富的理论成果，也建立了验证科学的方法体系
D．当物体运动速度很大(v→c)、引力很强、活动空间很小(微观)时，经典力学理论所得的结果与实验结果之间出现了较大的偏差
答案：ABCD
解析：经典力学理论的历程曲折、成果显著、但也存在一些局限性．
4．下列说法中正确的是( )
A．爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
B．爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
C．牛顿物理学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
D．牛顿物理学的运动定律研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
答案：BC
解析：牛顿物理学适用于低速、宏观，爱因斯坦的狭义相对论适用于高速、微观．
5．以下说法正确的是( )
A．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物体的质量也不随运动状态而改变
B．在经典力学中，物体的质量随物体运动速度增大而减小，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大
C．在经典力学中，物体的质量是不变的，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度增大而增大
D．上述说法都是错误的
答案：C
6．对于时空观的认识，下列说法正确的是( )
A．相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律
B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例
C．经典物理学在自己的适用范围内还将继续发挥作用
D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验
答案：ABCD
解析：相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律，经典物理学为它在低速运动时的特例，在自己的适用范围内还将继续发挥作用．
7．一条河流中的水以相对于河岸的速度v水岸流动，河中的船以相对于河水的速度v船水顺流而下．在经典力学中，船相对于岸的速度为v船岸＝________.
答案：v船水＋v水岸
8．如果观察者测出一个高速运动的电子质量为2m0，问电子速度为多大？(m0为电子的静止质量)
答案：0.866c
解析：将m＝2m0，代入m＝得v＝0.866c.
能力提升
1．下列说法中正确的是( )
A．经典力学认为力学规律在任何参考系中都是相同的
B．狭义相对论认为一切物理规律在任何惯性系中都是相同的
C．广义相对论认为一切物理规律在任何惯性系中都是相同的
D．真空中光速在不同的惯性系中都是相同的
答案：BCD
解析：经典力学只适用于低速、宏观、弱引力的范围，而相对论对任何惯性系都适用，在任何惯性系中，光速是不变的，故BCD正确．
2．人类在探索自然规律的进程中总结了许多科学方法，如分析归纳法、演绎法、等效替代法、控制变量法、理想实验法等．在下列研究中，运用理想实验法进行研究的是( )
A．牛顿发现了万有引力定律
B．伽利略得出力不是维持物体运动的原因
C．爱因斯坦提出相对论
D．普朗克提出量子论
答案：B
解析：“牛顿发现了万有引力定律、爱因斯坦提出相对论、普朗克提出量子论”都是可以通过科学实验验证的，所以ACD错；“伽利略得出力不是维持物体运动的原因”则无法通过科学实验验证，只有运用理想实验法来推导，正确答案为B.
3．下列关于经典力学说法正确的是( )
A．按照经典力学，只要知道初始条件，就可以准确地确定体系已往和未来的运动状态
B．按照经典力学，运动只存在一种方式，那就是连续变化
C．能量可以不连续变化
D．一切自然现象都服从力学原理，都只能按力学的规律以严格的确定性发生和演化
答案：ABD
解析：按照经典力学，能量一定连续变化的，所以C错，正确答案为ABD.
4．下列关于经典力学说法正确的是( )
A．观察、实验、假说、验证等是物理学科的基本研究方法
B．分析、综合、抽象、概括、归纳、演绎等是物理学科中常用的思维方法
C．近代自然科学建立起实证科学的方法论传统，其主要特点是实验与数学结合：从实验事实出发，通过数学推演建立理论体系，然后，再用实验或观测去验证理论的正确性
D．实证科学方法的建立，使人们判别真理的标准从盲目的信仰转向理性与实践，使科学在整个文化中的地位不断提高
答案：ABCD
解析：物理学科的基本研究方法是观察、实验、假说、验证等，物理学科常用的思维方法是分析、综合、抽象、概括、归纳、演绎等，实证科学方法的主要特点是实验与数学结合，改变了人们的世界观．
5．通常我们把相对地面静止或匀速运动的参考系看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于非惯性系的有( )
A．停在地面上的汽车
B．绕地球做圆周运动的飞船
C．在大海上匀速直线航行的轮船
D．进站时减速行驶的火车
答案：BD
解析：“绕地球做匀速圆周运动的飞船”、“进站时减速行驶的火车”不属于静止或匀速直线运动．
6．________和________把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃．
答案：牛顿运动定律 万有引力定律
解析：在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿运动定律和万有引力定律把天体的运动和地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合．
7．微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响．如图所示，1988年中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功．
在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍．试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？
答案：1.55m0
解析：m＝得m＝＝＝＝1.55m0.
8．如果真空中的光速为c＝3.0×108m/s，一个物体当其运动速度为v1＝2.4×108m/s时质量为3kg.当它的速度为v2＝1.8×108m/s时，质量为多少？
答案：2.25kg
解析：m1＝，m2＝
所以＝＝＝
所以m2＝m1＝kg＝2.25kg
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网
