高一物理经典力学的局限性课件必修2

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高一物理必修二课件经典力学的局限性

基本原理
经典力学基于牛顿运动定律，即物体运动状态的变化与所受外力成正比，与物体质量成反比。
牛顿运动定律及其适用范围
牛顿第一定律（惯性定律）
牛顿第二定律（加速度定律）
未受外力作用的物体将保持静止或匀速直线运动状态。
物体加速度与所受合外力成正比，与物体质量成反比。
牛顿第三定律（作用与反作用定律）
两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。
适用范围
牛顿运动定律适用于宏观低速运动的物体，对于高速运动（接近光速）和微观领域（如原子、分子等）的物体则不再适用。
经典力学在物理学中的地位
基础地位
经典力学是物理学的基础分支之一，为其他物理学分支提供了基本的理论框架和分析工具。
分析了经典力学的局限性，如无法解释微观粒子和高速运动现象等；
介绍了现代物理学的发展，如相对论和量子力学等，以及对经典力学的补充和修正。
学生对本次课件内容掌握情况反馈
大部分学生能够理解和掌握经典力学的基本概念 01 和原理；
部分学生对经典力学的局限性和现代物理学的发 02 展有一定了解；
少数学生还需要进一步加深对经典力学和现代物 03 理学的理解和认识。
绝对时空观
经典力学建立在绝对时空观的基础上，认为时间和空间是绝对的、不变的，这与相对论中的相对时空观相矛盾。
忽略微观效应
经典力学在处理问题时忽略了微观粒子的量子效应，如波粒二象性、不确定性原理等，导致在描述微观现象时失效。
与其他自然科学分支联系不够紧密
与电磁学的分离
经典力学与电磁学在理论体系上相互独立，缺乏统一的理论框架，导致在处理电磁现象时遇到困难。
当物体接近光速运动时，相对论效应如时间膨胀、长度收缩等变得显著，经典力学无法解释这些现象。

人教版高中物理必修二课件 6.6 经典力学的局限性(共29张PPT)

哥白尼：日心说
第谷：20年精心观测数据
万有引力定律
开普勒研究第谷数据得三个定律胡克、哈雷进一步认识牛顿解决椭圆并延伸到万物间有力
经典力学的发展过程
如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。经典力学金字塔的建立
牛顿三大定律牛顿万有引力定律
笛卡尔、胡克、哈雷等
普朗克创立量子力学
宏观世界与微观世界的区别 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。
经典力学(牛顿运动定律)在宏观世界中成立(适用),微观世界不适用。
m
m0 v 1 c
2
m0为物体静止时的质量 m是物体速度为v时的质量 c是真空中的光速
质量随速度增大而增大
经典力学中速度叠加原理不再成立
V1
当火车未动乘客行走时, 观察者认为乘客的速度为V2
当火车以V1运动, 乘客行走时, 观察者认为乘客的速度为V2+ V1
这个关系式涉及两个不同的惯性参考系，而速度总是与位移（空间长度）及时间间隔的测量相联系。相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的，因而上式不能成立。
物理· 必修2（人教版）
第六章万有引力与航天第六节经典力学的局限性
第一部分包括：“定义和注释”和“运动的基本定理或定律”。这部分虽然篇幅不大，却极为重要。第二部分是这些基本定律的作用，包括三篇：第一篇是研究万有引力的；第二篇是讨论介质对物体运动的影响；第三篇是“论宇宙系统” 。

人教版高一物理必修二第六章 6.6经典力学的局限课件(共44张PPT)

E MC2 原子弹
狭义相对论改变了人类的时空观，使得人们深刻的思考时空旅行，产生了“双生子佯谬”、“祖孙悖论”等问题。
二、经典力学受时空尺度限制
19世纪末20世纪初物理学三大发现
贝克勒尔天然放射性的发现
汤姆森电子的发现
伦琴
X射线的发现.
三大发现标志着近代物理学的开端，也意味着对世界的认识到达微观层次。
伽利略对亚里士多德的运动
理论进行检验和批判，成为经典力学的先驱，是近代实验物理学的奠基人，被推崇为“近代科学之父”。
笛卡尔、开普勒、惠更斯、胡克、莱布尼茨等人的研究进一步促进了力学的发展。
伽利略
笛卡尔惠更斯
开普勒
自18世纪以来，牛顿已成为整个近代科学革命的象征，可以说，牛顿在总体上推动了近代科学的进程。 1687年牛顿发表了《自然哲学的数学原理》，在这部巨著中，牛顿概括了前人的研究成果以及他自己的创造，对力学的基本概念和规律给出了确切的表述，首次创立了地面力学和天体力学统一的严密体系，成为经典力学的基础，实现了物理学上的第一次大综合。
时间与空间无关，时空与运动无关，是绝对的物理量。
绝对时空观认为时间与空间的度量与惯性参照系的运动状态无关，同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量（如坐标、速度）可通过伽利略变换而互相联系。这就是力学相对性原理：一切力学规律在伽利略变换下是不变的。
2.伽利略变换
v人对车
v车对地
V人对地 V人对车 +V车对地
例如，假定我们知道某一个时刻的太阳和行星的位置和速度，则可用牛顿定律计算出在任何其他时刻的太阳系的状态。拉普拉斯进一步假定存在着某些定律，它们类似地制约其他每一件东西，包括人类的行为。

人教版高中物理必修2第6章第6节《经典力学的局限性》ppt课件

2019/8/11
最新中小学教学课件
20
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知识逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
的认识
A.①②③④
B.①②③
C.①③④
D.②③
巩固练习
布置作业
1、教材第53页“问题与练习”第1、2题 2、完成[课时学案]中交流讨论的内容
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何抓住老师的思路。
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
第6节
经典力学的局限性
学习目标：
1.了解经典力学的发展历程和伟大成就； 2.认识经典力学的局限性和适用范围； 3.初步了解微观和高速世界中的奇妙现象； 4.了解相对论、量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。

人教版高一物理必修二经典力学的局限性课件

1 c2
可见,当v<<c时,m≈m0;当v趋近于 c时,m趋近于无穷大。因此,当物体的速度远小于真空中的光速时,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。
经典力学(牛顿运动定律)在低速运动的物体(低速世界)中成立(适用)。
设河流中的水相对于河岸的速度为v水岸, 船相对于水的速度为v船水,则在经典力学中, 船相对于岸的速度为：
人教版高一物理必修二 6.6经典力学的局限性课件（共46 张PPT）
现在问:炸弹所经过的各个"位置"是"的确" 在一条直线上,还是在一条抛物线上的呢?
可见,在非惯性系中,牛顿定律不再成立。
经典力学(牛顿运动定律)在惯性系中成立(适用)。
借助于这一实例可以清楚地知道不会有独立存在的轨线("路程——曲线");而只有相对于特定的参考物体的轨线。
6.6经典力学的局限性
一、经典力学 1、模块分类：
静力学（描述静止物体）
运动学（描述物体运动）动力学（描述物体受力作
用下的运动）
万有引力定律
经典力学
（牛顿力学）
2、经典力学的伟大成就
⑴经典力学的建明了自然界的统一。
⑵经典力学的建立，首次明确了一切自然科学理论应有的基本特征。这标志着近代自然科学理论的诞生，并成为其它各种自然学科的典范。
二、经典力学受速度限制的分析
在经典力学中,物体的质量是不随运动状态改变的。但是,按照20世纪初著名物理学家爱因斯坦建立的狭义相对论,质量要随物体运动速度的增大而增大。物体的质量与运动速度的关系:
m
m0
1
v2 c2
式中m0是物体静止时的质量,m是物体速度为v时的质量,c是真空中的光速。

新人教版高一物理必修二6.6经典力学的局限性 (共20张PPT)

遵循的规律 D．狭义相对论对低速运动物体不适用
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021 7:31:54 AM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/182021/3/182021/3/18Mar-2118-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/182021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
在太阳或行星的引力场中，由爱因斯坦和牛顿的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．即在强引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用．
经典力学的适用范围
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；只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况。高速运动（速度接近真空中的光速），需应用爱因斯坦的狭义相对论。当物体的运动速度远小于真空中的光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别。对于微观世界，需要应用量子力学。当普朗克常数可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别。
低速运动．
(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
从
低 2．速度对质量的影响

6-6经典力学的局限性-高中物理课件(人教版必修2)

A. 式中的 m0 是物体以速度v运动时的质量 B. 当物体的运动速度 v > 0 时，物体的质量为 m > m0，即物体质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的
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
相对论、量子力学和经典力学的关系. 互为补充，互不矛盾，互不否定共同支撑起物理学科的骨架。
高速
狭义相对论
广义相对论
经典力学
宏观低速
量子力学
微观世界
强引力
例如：相对论是一定正确的吗？
（1）对证据的质疑：水星旋进数据观测值：43秒/百年爱因斯坦计算相对论值：43.03秒/百年最新相对论值（太阳非正球体）：39.6秒/百年
第二次革命的导火索，是物理学史上的三大发现：伦琴发现 X 射线、汤姆生发现、贝克勒耳发现天然放射线，使物理学的研究从宏观领域进入了微观世界。
伦琴
汤姆生贝克勒耳
普朗克
人们发现，微观粒子所表现出的现象用经典物理理论根本无法解释。为了克服这一困难，德国物理学家普朗克大胆提出了量子的观点，爱因斯坦等物理学家又将量子论进一步丰富、发展，形成了现代量子力学理论。
由于 1− ( v/c )2 ＜1，所以 L＜ L′，即地面上的观察者观察到运动体的长度变短了。这就是所谓的“尺缩效应”。
空间距离
狭义相对论时空观：时间Fra bibliotek长度和质量都与参考系的运动有关。
（1）同时是相对的（2）运动的时钟变慢(钟慢效应) （3）运动的尺子缩短(尺缩效应) （4）运动的物体质量变大
正当人们为经典物理学欢呼万岁的时候, 却出现了一系列为经典理论无法解释的新的实验事实：

人教版高中物理必修2第六章经典力学的局限性(19张)-PPT优秀课件

限绝对的，真正的和数学的时间自己流逝着，并
性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
（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
m
F
力F的作用下，从静止开始运动。根
(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。
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)【PPT优秀课件】-精美版
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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 <<c） 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。
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)【PPT优秀课件】-精美版
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练习
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

人教版高一物理必修二第六章6.6经典力学的局限性(37张ppt)

2、但也不能说经典力学是错误的而只能说经典力学具有一定的适用范围（即：局限性）
3、广义相对论如果应用到弱引力的话就和经典力学没有任何区别（即：经典力学是相对论的一种特殊情况）
简要总结
1、经典力学的适用范围：宏观、低速、弱引力
2、相对论以及量子物理的建立并不能说明经典力学的错误性，而只能说明经典物理具有一定的局限性
2、万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的尊重！
“如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上”
经典力学
牛顿（1963-1972）
他生前就成为科学界的主宰，几乎被当作偶像崇拜。他作为英国皇家学会连任24年的终身会长，法国科学院至尊的外国院士，还兼任英国造币局局长和国会议员，并前所未有地被封为贵族，获得爵士称号。他死后作为自然科学家又第一个获得国葬，长眠于威斯敏特教堂，还是历代帝王和第一流名人的墓地。
维恩定律是由经典统计物理导出的半经验公式，在短波波段与实验符合的很好，而在长波波段有明显的差异。
经典力学的解释及困难
黑体辐射的瑞利—金斯公式
瑞利—金斯公式是由经典统计物理和经典电动力学得出的，其在长波波段与实验符合的很好，而在短波波段有明显的差异，既历史上的 “紫外灾难”。
经典力学的困难
M λ (T )
瑞利—金斯公(1900年) 试验曲线
维恩公式
(1896年)
普朗克的量子假说
1.组成腔壁的原子、分子可视为带电的一维线性谐振子，谐振子能够与周围的电磁场交换能量。
2.每个谐振子的能量不是任意的数值, 频率为ν的谐振子，其能量只能为 hν, 2 hν, …分立值。 h =
6.626×10 –34 js ,为普朗克常数。
经典力学

人教版高一物理必修二教学课件 6.6 经典力学的局限性 (共29张PPT)

6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/212021/11/212021/11/2111/21/2021 7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/212021/11/21November 21, 2021 8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/212021/11/212021/11/212021/11/21
第六章万有引力与航天
第6节经典力学的局限性
§1 经典力学的成就和局限性
一、经典力学的发展过程及伟大成就
二、经典力学局限性：
1、不能解决高速运动问题（接近光速） 2、不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象
§2 经典时空观与相对论时空观
一、经典时空观（绝对时空观）：
（1）同时的绝对性（2）时间间隔的绝对性（3）空间距离的绝对性
到底是谁先动手呢？没有绝对的答案。在这个具体事件中，谁先谁后是有相对性的。在列车参考系中，B先A后，而在车站参考系中则是A先B后。
选择的参考系不同，对运动的描述就不同：
例如：让两小球从同一高度同时自由下落。
不符合牛顿运动定律
符合牛顿运动定律
惯性系非惯性系
以下说法中正确的是 ( A )
A．火车上的人测得，闪光先到达前壁 B．火车上的人测得，闪光先到达后壁 C．火车上的人测得，闪光同时到达车厢

高中物理 6.6 经典力学的局限性课件新人教版必修2

答案(dáàn) BC
第二十四页，共29页。
二、质量的相对论效应典例2 一个原来静止的电子，经过高压加速后速度为v ＝6.0×106 m/s，问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？
第二十五页，共29页。
解析根据爱因斯坦的狭义相对论m＝可知，电子运动后的质量增大了，
m1－0 vc22，
m0 1－vc22
，
其中m0为静止时物体的质量、m为运动速度为v时物体的质量，c为真空中的光速，上式是在光速不变原理的基础上得出
的．
第十三页，共29页。
在经典力学中，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是相同的；在狭义相对论中，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的，即在低速运动时，在运动参考系和静止参考系中测得的时间和长度是相同的；但在高速运动时，在运动参考系和静止参考系测得的时间和长度是不同的．
第六页，共29页。
3．在经典力学中，物体的质量是不变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而增大，即m＝
m1－0 vc22. 4．经典力学认为位移和时间的测量与参考系无关，相对
论认为，同一进程的位移和时间的测量与参考系有关，在不同的参考系中是不同的．
第七页，共29页。
5．经典力学中有它的适用范围：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．
第十七页，共29页。
5．经典力学的运用范围在弱引力的情况下，牛顿引力理论适用；在强引力的情况下，牛顿引力理论不再适用．低速运动的宏观物体，经典力学适用；而高速微观领域，经典力学不再适用.
第十八页，共29页。
典例分析
举一反三触类旁通
第十九页，共29页。
一、经典力学与相对论的比较典例1 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问题；只适用宏观物体，一般不适用于微观粒子，这说明( )

新人教版高一物理必修二教学课件 6.6 经典力学的局限性(共59张PPT)

1938 年 8 月 10 日，爱因斯坦写了《致后人书》——
“我们的时代富于创造思想。我们的发现本应该可以大大地使我们的生活轻松愉快。我们利用电能横渡大洋。我们使用电能来减轻人类的繁重的体力劳动。我们学会了飞行。我们利用电波很容易地把消息发到全球各地去。”
“但是，虽然有着这一切，我们的商品的生产和分配是完全无组织的，人们必须生活在忧虑中，担心被人从经济生活中抛出，失去一切。除此之外，生活在不同国家中的人们每隔一个长短不等的时间就要进行互相杀戮，因此，每一个想到未来的人必然都生活在经常的忧虑中。”
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……

一、经典力学规律只能用于：
宏观物体、低速运动、惯性系。
一、经典力学规律只能用于：
宏观物体、低速运动、惯性系。
惯性参考系：凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。 ①所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。 ②所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系。
二、相对论的基本原理
v c
2
m
m0
1
v c
2
经典力学的局限性
【例题】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
经典力学的局限性
【例题】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
爱因斯坦的《致后人书》，许多报刊上登过，5000 年后的人们如果只想读到这封信，根本用不着去碰国际博览会地基下的那颗“定时炸弹”。