第六章萬有引力與航天第六章萬有引力與航天第6節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性第6節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性1．了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就．2．認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)的局部性和適用范圍．學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)航1．了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就．學(xué)習(xí)目標(biāo)導(dǎo)航一、從低速到高速1．在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)①________的，而狹義相對(duì)論指出，質(zhì)量要隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的②________而③________，即④________，式中m0是物體靜止時(shí)的質(zhì)量，m是物體速度為v時(shí)的質(zhì)量，c是真空中的光速．教材自主研讀一、從低速到高速教材自主研讀在低速運(yùn)動(dòng)中，物體的質(zhì)量增大十分微小，可以忽略，經(jīng)典力學(xué)完全適用．但如果物體的速度接近光速，物體的質(zhì)量明顯增大，經(jīng)典力學(xué)就不適用了．2．在牛頓看來，位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系⑤________，相對(duì)論認(rèn)為，同一過程的位移和時(shí)間的測(cè)量在不同參考系中是⑥________的．在低速運(yùn)動(dòng)中，物體的質(zhì)量增大十分微小，可以忽略，經(jīng)典力學(xué)完全二、從宏觀到微觀1．19世紀(jì)末20世紀(jì)初，物理學(xué)研究深入到微觀世界，發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，而且發(fā)現(xiàn)它們不僅具有⑦_(dá)_______，同時(shí)還具有⑧________.20世紀(jì)20年代，⑨________建立，它能夠正確地描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，并在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重要作用．二、從宏觀到微觀2．經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于⑩________運(yùn)動(dòng)，不適用于?________運(yùn)動(dòng)；只適用于?________世界，不適用于?________世界．2．經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于⑩________運(yùn)動(dòng)，不適三、從弱引力到強(qiáng)引力愛因斯坦的廣義相對(duì)論說明：在?________的作用下，牛頓引力理論將不再適用．

三、從弱引力到強(qiáng)引力力學(xué)局限性課件知識(shí)要點(diǎn)精析知識(shí)要點(diǎn)精析力學(xué)局限性課件3．速度合成與兩個(gè)假設(shè)：在經(jīng)典力學(xué)中，v船岸＝v船水＋v水岸，但在兩個(gè)不同參考系中，上式不成立.1905年，愛因斯坦提出了兩條假設(shè)(狹義相對(duì)論的基礎(chǔ))：相對(duì)性原理：物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式．光速不變?cè)恚涸谝磺袘T性參考系中，測(cè)量到的真空中的光速c都一樣．

3．速度合成與兩個(gè)假設(shè)：在經(jīng)典力學(xué)中，v船岸＝v船水＋v水岸特別提醒：物體的質(zhì)量是它的固有屬性，是相對(duì)不變的．這一結(jié)論成立的前提是物體做低速運(yùn)動(dòng)，在高速運(yùn)動(dòng)中物體的質(zhì)量要隨運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大．特別提醒：要點(diǎn)2從宏觀到微觀1．宏觀世界物體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：物體具有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位置．要點(diǎn)2從宏觀到微觀2．微觀世界粒子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)的電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，不僅具有粒子性同時(shí)還能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象．干涉和衍射是波所特有的性質(zhì)，也就是說微觀粒子具有波動(dòng)性．它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明．2．微觀世界粒子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)3．20世紀(jì)，建立的量子力學(xué)研究表明，微觀粒子既表現(xiàn)為粒子性又表現(xiàn)為波動(dòng)性，粒子的能量等物理量只能取分立的數(shù)值，粒子的速度和位置具有不確定性，粒子的狀態(tài)只能用粒子在空間出現(xiàn)的概率來描述．3．20世紀(jì)，建立的量子力學(xué)研究表明，微觀粒子既表現(xiàn)為粒子性要點(diǎn)3從弱引力到強(qiáng)引力1．弱引力與強(qiáng)引力(1)每一個(gè)天體都有一個(gè)引力半徑，半徑的大小由天體的質(zhì)量決定；(2)當(dāng)天體間的距離遠(yuǎn)大于引力半徑時(shí)，它們間的引力就是弱引力；(3)當(dāng)天體間的距離遠(yuǎn)小于引力半徑時(shí)，它們間的引力就是強(qiáng)引力．要點(diǎn)3從弱引力到強(qiáng)引力2．經(jīng)典力學(xué)與行星軌道的矛盾按牛頓的萬有引力理論，行星應(yīng)該沿著一些橢圓或圓軌道做周期性運(yùn)動(dòng)，而天文觀測(cè)表明，行星的軌道并不是嚴(yán)格閉合的，它們的近日點(diǎn)在不斷地旋進(jìn)，如水星的運(yùn)動(dòng)．實(shí)際觀測(cè)到的水星的運(yùn)動(dòng)情況與愛因斯坦廣義相對(duì)論的計(jì)算結(jié)果吻合的很好．2．經(jīng)典力學(xué)與行星軌道的矛盾3．經(jīng)典力學(xué)的適用范圍在弱引力的情況下，牛頓引力理論適用，在強(qiáng)引力的情況下，牛頓引力理論不再適用．萬有引力屬于弱引力．利用萬有引力定律可以解釋天體的運(yùn)動(dòng)，并預(yù)言和發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星，首次使天上、地下物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一起來．3．經(jīng)典力學(xué)的適用范圍萬有引力定律雖然成功解釋了天體的運(yùn)動(dòng)，但在一些具體問題方面并不完美，直到愛因斯坦創(chuàng)立了相對(duì)論(新的時(shí)空與引力理論)，才圓滿解決了經(jīng)典力學(xué)所不能解釋的問題．萬有引力定律雖然成功解釋了天體的運(yùn)動(dòng)，但在一些具體問題方面并要點(diǎn)4經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論、量子理論的關(guān)系1．兩種理論是歷史發(fā)展的不同產(chǎn)物我們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)過程都是從膚淺到深刻，從片面到全面，一步步深入，一步步完善的，所以理論的完善也需要一個(gè)過程．在歷史發(fā)展的不同階段，人類建立了經(jīng)典力學(xué)和相對(duì)論、量子力學(xué)兩套物理學(xué)理論．經(jīng)典力學(xué)理論不可能窮盡一切真理，必有其局限性，現(xiàn)在可認(rèn)為經(jīng)典力學(xué)理論是狹義相對(duì)論和量子理論的特例．要點(diǎn)4經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論、量子理論的關(guān)系2．兩種理論的適用范圍不同經(jīng)典力學(xué)理論適用于弱引力作用下，低速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體．而它在強(qiáng)引力作用下，或高速運(yùn)動(dòng)或微觀世界不適用．近期建立的相對(duì)論原理及量子力學(xué)是一種全新的時(shí)空與引力理論，它并沒有否定經(jīng)典力學(xué)理論，是在經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)上加以完善，適用范圍更廣、更全面．2．兩種理論的適用范圍不同3．小船在河中順流而下，在經(jīng)典力學(xué)中，時(shí)間和空間互不相干，它們的存在和測(cè)量均與運(yùn)動(dòng)無關(guān)，故有v船岸＝v船水＋v水岸．但相對(duì)論認(rèn)為，速度總與位移及時(shí)間間隔的測(cè)量相聯(lián)系，因而上式不成立．3．小船在河中順流而下，在經(jīng)典力學(xué)中，時(shí)間和空間互不相干，它4．牛頓的萬有引力定律認(rèn)為：物體的半徑減半，引力增到原來的四倍，即符合“平方反比”規(guī)律．愛因斯坦引力理論表明：物體間的距離減小時(shí)，它們間的引力比“平方反比”規(guī)律增加得更快，距離越小，這種差別就越大．4．牛頓的萬有引力定律認(rèn)為：物體的半徑減半，引力增到原來的四題型1質(zhì)量的相對(duì)論效應(yīng)例1一個(gè)原來靜止的電子，經(jīng)電壓加速后，獲得的速度為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？題型分類指導(dǎo)題型1質(zhì)量的相對(duì)論效應(yīng)題型分類指導(dǎo)分析：由愛因斯坦相對(duì)論可知，當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量變化明顯，而且越接近光速越顯著．答案：增大了0.02%分析：由愛因斯坦相對(duì)論可知，當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量力學(xué)局限性課件規(guī)律總結(jié)：只有在速度非常大的情況下，相對(duì)論效應(yīng)才明顯；在低速時(shí)，相對(duì)論效應(yīng)很不明顯，可忽略不計(jì)．規(guī)律總結(jié)：只有在速度非常大的情況下，相對(duì)論效應(yīng)才明顯；在低速變式訓(xùn)練1當(dāng)物體的速度v＝0.8c(c為真空中的光速)時(shí)，質(zhì)量增大到原質(zhì)量的________倍．答案：1.7變式訓(xùn)練1當(dāng)物體的速度v＝0.8c(c為真空中的光速)時(shí)，力學(xué)局限性課件題型2經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論例2繼哥白尼提出“太陽(yáng)中心說”、開普勒提出行星運(yùn)動(dòng)三定律后，牛頓站在巨人的肩膀上，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)，揭示了包括行星在內(nèi)的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；愛因斯坦既批判了牛頓力學(xué)的不足，又進(jìn)一步發(fā)展了牛頓的經(jīng)典力學(xué)，創(chuàng)立了相對(duì)論．這說明()題型2經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論A．世界無限擴(kuò)大，人不可能認(rèn)識(shí)世界，只能認(rèn)識(shí)世界的一部分B．人的意識(shí)具有能動(dòng)性，能夠正確地反映客觀世界C．人對(duì)世界的每一個(gè)正確認(rèn)識(shí)都有局限性，需要發(fā)展和深化D．第一個(gè)認(rèn)識(shí)都可能被后人推翻，人不可能獲得正確的認(rèn)識(shí)答案：BCA．世界無限擴(kuò)大，人不可能認(rèn)識(shí)世界，只能認(rèn)識(shí)世界的一部分解析：發(fā)現(xiàn)總是來源于認(rèn)識(shí)過程，觀點(diǎn)總是為解釋發(fā)現(xiàn)而提出的，主動(dòng)認(rèn)識(shí)世界，積極思考問題，追求解決(解釋)問題，這是科學(xué)研究的基本軌跡．任何一個(gè)人對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)都要受當(dāng)時(shí)的客觀條件和科學(xué)水平的制約，所以所形成的“正確理論”都有一定的局限性，愛因斯坦的相對(duì)論是對(duì)牛頓力學(xué)理論的發(fā)展和深化，但也有人正在向愛因斯坦理論挑戰(zhàn)．解析：發(fā)現(xiàn)總是來源于認(rèn)識(shí)過程，觀點(diǎn)總是為解釋發(fā)現(xiàn)而提出的，主規(guī)律總結(jié)：一切科學(xué)的發(fā)展都是人們主動(dòng)認(rèn)識(shí)世界的過程，而每個(gè)人的研究又都是建立在前人的基礎(chǔ)上，通過自己的努力去發(fā)展和提高．科學(xué)的成就總是在某些條件下的局部形成，在新的科學(xué)成就形成后，它將被包括在其中．愛因斯坦的相對(duì)論并沒有否定牛頓力學(xué)的理論，而是把它看成是在一定條件下的特殊情形．規(guī)律總結(jié)：一切科學(xué)的發(fā)展都是人們主動(dòng)認(rèn)識(shí)世界的過程，而每個(gè)人變式訓(xùn)練2下列說法中正確的是()A．經(jīng)典力學(xué)適用于任何情況下的任何物體B．狹義相對(duì)論否定了經(jīng)典力學(xué)C．量子力學(xué)能夠描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性D．萬有引力定律也適用于強(qiáng)相互作用力答案：C變式訓(xùn)練2下列說法中正確的是()解析：經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力的情況，A是錯(cuò)誤的；狹義相對(duì)論沒有否定經(jīng)典力學(xué)，在宏觀低速情況下，相對(duì)論的結(jié)論與經(jīng)典力學(xué)沒有區(qū)別，B錯(cuò)誤；量子力學(xué)正確的描述了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，C是正確的；萬有引力定律只適用于弱相互作用力，而對(duì)于強(qiáng)相互作用力是不適用的，D是錯(cuò)誤的．小結(jié)：經(jīng)典力學(xué)可以說是相對(duì)論和量子力學(xué)的特例，二者并不矛盾．解析：經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力的情況，A是錯(cuò)誤的；隨堂鞏固訓(xùn)練隨堂鞏固訓(xùn)練C．在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變D．相對(duì)論與量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論答案：BCC．在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變解析：經(jīng)典力學(xué)理論只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，A錯(cuò)，B對(duì)；在經(jīng)典力學(xué)中，物體的速度v?c，所以物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變，但相對(duì)論和量子力學(xué)并不否定經(jīng)典力學(xué)，認(rèn)為它是在一定條件下的特殊情形，C正確，D錯(cuò)誤．解析：經(jīng)典力學(xué)理論只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，A錯(cuò)，B對(duì)；2．關(guān)于狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)，下列說法中正確的是()A．狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)是相互獨(dú)立、互不相容的兩種理論B．狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)其實(shí)是同一理論2．關(guān)于狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)，下列說法中正確的是()C．物體在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)服從狹義相對(duì)論理論，在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)服從牛頓運(yùn)動(dòng)定律D．以上說法都是錯(cuò)誤的答案：CC．物體在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)服從狹義相對(duì)論理論，在低速運(yùn)解析：狹義相對(duì)論與經(jīng)典力學(xué)并不是矛盾的，當(dāng)物體