人教版高中物理必修2第六章6．6经典力学的局限性 （共19张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修2第六章6．6经典力学的局限性 （共19张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 409.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-02 08:56:35 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
复习回顾
1、第一宇宙速度：
含义： ??????? ??????。
V1= ??? ? （环绕速度）
2、第二宇宙速度：
V2= ??? ? （脱离速度）
含义： ??????? ??????。
3、第三宇宙速度：
V3= ??? ? （逃逸速度）
含义： ??????? ??????。
特别提醒：
三种宇宙速度是针对地球来说的,
换成别的星球，数据不一样
（从地球发射）
11.2km/s
7.9km/s
16.7km/s
人造卫星的最小发射速度，再小就发射不成功
在地面以该速度发射，则卫星将脱离地球而去
在地面以该速度发射，则卫星将离开太阳系
6.6 经典力学的局限性
浏览课文回答问题：
1.速度有无极限？
2.微观粒子的行为与宏观物体是否遵循相同的规律？
3.时间和空间是否是绝对一成不变的？
4.牛顿建立的经典力学已相当完善，爱因斯坦为什么还要提出相对论？相对论是否全盘否定了牛顿的经典力学理论？
伽利略、第谷
哥白尼、亚里士多德
笛卡尔、胡克、哈雷等
如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。
——牛顿
经典力学金字塔的建立
开普勒
牛顿
经典力学的发展过程
经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是树立了人们对牛顿物理学的尊敬。
物理学家杨振宁曾赞颂到：“如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿《自然哲学的数学原理》在1687年出版的那一天。”
牛顿的《自然哲学的数学原理》被评价为科学史上最伟大的著作
经典力学的发展过程
经典力学受速度限制的分析
伽利略和牛顿的绝对时空观认为，同一物体运动的时间和长度（位移）在不同的参考系中，测量结果是相同的。
牛顿力学的绝对时空观
绝对的，真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀的与任何外界对象无关的流逝着——牛顿
绝对空间，就其本质来说，独立于外界任何事物，总是始终如一和静止不动的——牛顿
经典力学的局限性
（一）、从低速到高速
如：在一个无限大的光滑水平面上，有一质量为m的物体，在一个水平恒力F的作用下，从静止开始运动。根据牛顿第二定律可知物体将以加速度a=F/m做匀加速直线运动。
由运动学公式可知：物体的速度v=at
推理：随着时间的推移，物体的速度不断增大，最终可使物体获得任意速度。但事实并非如此，常识告诉我们，物体运动速度是有极限的，现在已知的最大速度是光速，且现在也无法使物体运动超越这个速度。速度远小于光速时，经典力学完全适用。当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了。
F
m
1905年，出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦（1879─1955）发表了狭义相对论。这个理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中的速度，其它任何事物──速度、长度、质量和经过的时间，都随观察者的参考系而变化。
（一）、从低速到高速
相对质量
在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大
m0为物体静止时的质量
m是物体速度为v时的长度
c是真空中的光速
——动质量增大
（一）、从低速到高速
什么是低速，什么是高速？
通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等。
与光速相接近的速度称为高速，有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近。
（一）、从低速到高速
（二）、从宏观到微观
19世纪末到20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，面且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述。
20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用。
(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，其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。
（三）.从弱引力到强引力
物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用
天体半径减小到一定程度时,如白矮星中子星，密度特别大，天体间的引力非常大 ，属于强引力。经典力学不再适用。黑洞这种极端条件下的宇宙天体。它有极强的吸引力，光也无法逃脱。
爱因斯坦广义相对论
相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?
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泛和深入，而不表示经典力学失去了意义。它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：
只适用于低速运动，不适用于高速运动，
只适用于宏观世界，不适用于微观世界。
讨论与交流
（三）.从弱引力到强引力
互为补充，互不矛盾，互不否定共同支撑起物理学科的骨架。
宏观低速
高速
强引力
相对论、量子力学和经典力学的关系.
经典力学
狭义相对论
广义相对论
量子力学
微观世界
经典力学的局限性和适用范围
⑴经典力学只适用于物体的低速运动（v < ⑵经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象
⑶经典力学规律只在惯性参考系中成立
——经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相比）的情形，且只在惯性参考系中成立。
1.牛顿定律能适用于下列哪些情况？
A、研究原子中电子的运动
B、研究“神州”五号的高速发射
C、研究地球绕太阳的运动
D、研究飞机从深圳飞往北京的航线1
【答案】BCD
【提示】经典力学只适用于处理宏观物体的低速运动。
练习
2.有关物体的质量与速度的关系的说法, 正确的是（ ）
A．物体的质量与物体的运动速度无关
B．物体的质量随物体的运动速度增大而增大
C．物体的质量随物体的运动速度增大而减少
D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零
B
3.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
BC
复习回顾
1、第一宇宙速度：
含义： ??????? ??????。
V1= ??? ? （环绕速度）
2、第二宇宙速度：
V2= ??? ? （脱离速度）
含义： ??????? ??????。
3、第三宇宙速度：
V3= ??? ? （逃逸速度）
含义： ??????? ??????。
特别提醒：
三种宇宙速度是针对地球来说的,
换成别的星球，数据不一样
（从地球发射）
11.2km/s
7.9km/s
16.7km/s
人造卫星的最小发射速度，再小就发射不成功
在地面以该速度发射，则卫星将脱离地球而去
在地面以该速度发射，则卫星将离开太阳系
6.6 经典力学的局限性
浏览课文回答问题：
1.速度有无极限？
2.微观粒子的行为与宏观物体是否遵循相同的规律？
3.时间和空间是否是绝对一成不变的？
4.牛顿建立的经典力学已相当完善，爱因斯坦为什么还要提出相对论？相对论是否全盘否定了牛顿的经典力学理论？
伽利略、第谷
哥白尼、亚里士多德
笛卡尔、胡克、哈雷等
如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。
——牛顿
经典力学金字塔的建立
开普勒
牛顿
经典力学的发展过程
经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是树立了人们对牛顿物理学的尊敬。
物理学家杨振宁曾赞颂到：“如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿《自然哲学的数学原理》在1687年出版的那一天。”
牛顿的《自然哲学的数学原理》被评价为科学史上最伟大的著作
经典力学的发展过程
经典力学受速度限制的分析
伽利略和牛顿的绝对时空观认为，同一物体运动的时间和长度（位移）在不同的参考系中，测量结果是相同的。
牛顿力学的绝对时空观
绝对的，真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀的与任何外界对象无关的流逝着——牛顿
绝对空间，就其本质来说，独立于外界任何事物，总是始终如一和静止不动的——牛顿
经典力学的局限性
（一）、从低速到高速
如：在一个无限大的光滑水平面上，有一质量为m的物体，在一个水平恒力F的作用下，从静止开始运动。根据牛顿第二定律可知物体将以加速度a=F/m做匀加速直线运动。
由运动学公式可知：物体的速度v=at
推理：随着时间的推移，物体的速度不断增大，最终可使物体获得任意速度。但事实并非如此，常识告诉我们，物体运动速度是有极限的，现在已知的最大速度是光速，且现在也无法使物体运动超越这个速度。速度远小于光速时，经典力学完全适用。当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了。
F
m
1905年，出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦（1879─1955）发表了狭义相对论。这个理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中的速度，其它任何事物──速度、长度、质量和经过的时间，都随观察者的参考系而变化。
（一）、从低速到高速
相对质量
在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大
m0为物体静止时的质量
m是物体速度为v时的长度
c是真空中的光速
——动质量增大
（一）、从低速到高速
什么是低速，什么是高速？
通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等。
与光速相接近的速度称为高速，有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近。
（一）、从低速到高速
（二）、从宏观到微观
19世纪末到20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，面且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述。
20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用。
(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，其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。
（三）.从弱引力到强引力
物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用
天体半径减小到一定程度时,如白矮星中子星，密度特别大，天体间的引力非常大 ，属于强引力。经典力学不再适用。黑洞这种极端条件下的宇宙天体。它有极强的吸引力，光也无法逃脱。
爱因斯坦广义相对论
相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?
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泛和深入，而不表示经典力学失去了意义。它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：
只适用于低速运动，不适用于高速运动，
只适用于宏观世界，不适用于微观世界。
讨论与交流
（三）.从弱引力到强引力
互为补充，互不矛盾，互不否定共同支撑起物理学科的骨架。
宏观低速
高速
强引力
相对论、量子力学和经典力学的关系.
经典力学
狭义相对论
广义相对论
量子力学
微观世界
经典力学的局限性和适用范围
⑴经典力学只适用于物体的低速运动（v <
⑶经典力学规律只在惯性参考系中成立
——经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相比）的情形，且只在惯性参考系中成立。
1.牛顿定律能适用于下列哪些情况？
A、研究原子中电子的运动
B、研究“神州”五号的高速发射
C、研究地球绕太阳的运动
D、研究飞机从深圳飞往北京的航线1
【答案】BCD
【提示】经典力学只适用于处理宏观物体的低速运动。
练习
2.有关物体的质量与速度的关系的说法, 正确的是（ ）
A．物体的质量与物体的运动速度无关
B．物体的质量随物体的运动速度增大而增大
C．物体的质量随物体的运动速度增大而减少
D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零
B
3.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
BC