高中物理人教版必修2课件：6.5-6.6 宇宙航行 经典力学的局限性
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2018物理(人教必修2)课件：第6章 第5、6节 宇宙航行 经典力的局限性
• 1．关于地球的第一宇宙速度，下列说法正确 的是( ) • A．第一宇宙速度又叫环绕速度 • B．第一宇宙速度又叫脱离速度 • C．第一宇宙速度跟地球的质量无关 • D．第一宇宙速度跟地球的半径无关
• 四、经典力学的成就和局限性 • 1．经典力学的成就 • 牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速 、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究 中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就 ．
• 2．经典力学的局限性 宏观 低速运动 • (1)牛顿力学即经典力学，它只适用于 ______ 微观 高速运动 、__________ 的物体，不适用于 _______和 __________的物体． • (2)狭义相对论阐述了物体以接近光速运动时 增大 遵从的规律，得出了一些不同于经典力学的 微观 结论，如质量要随物体运动速度的增大而 ________． 强引力 • (3)20世纪20年代，建立了量子力学，它正确 描述了______粒子的运动规律，并在现代科 学技术中发挥了重要作用．
• 一、宇宙速度 • 阅读教材“宇宙速度”部分，回答下列问题 ． • 1．我们知道，地球对周围的一切物体都有引 力的作用，因此我们抛出的物体会落回地面 (1) 地球可以近似看成球体，如图所示，如果抛出的 ．在高山上水平抛出一个物体，抛出的速度 速度很大，地面还能看成水平面吗？ 越大，落地点与抛出点的水平距离越大． 提示：不能
km/s≈1.8 km/s.故选项 B 正确．
• 答案：B
【题后总结】
(1)其他行星的第一宇宙速度与地球上的第
一宇宙速度的求解方法相同，关键是利用好万有引力提供向心 力、环绕半径等于中心天体半径这两个条件． (2)第一宇宙速度 v＝ GM r ＝ gr也可应用于其他天体，只
不过公式中的 M、r、g 应为相应天体的质量、半径和其表面的 重力加速度．
必修2 6.5 宇宙航行 课件
解析: 设卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为 T , 根据万有引力定律和牛 顿第二定律得 G
Mm (4R) 2
=m
v2 Mm , G 4 R (4R) 2
2 =m ( T
) ·4R
2
质量为 m ' 的物体在地球表面所受的重力等于万有引力大小, 即
G
Mm ' R2
=m ' g
R 1 联立以上三式解得 v= gR ,T=16π g 2
②确定的周期: 同步卫星的运转周期和地球自转周期相同, 即 T=24 h; ③确定的角速度: 同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度; ④确定的轨道平面: 所有的同步卫星都在赤道的正上方, 因为要与地 球同步, 同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合; ⑤确定的高度: 同步卫星的高度固定不变.
GMm 2 由 =m r( 2 T r
三、梦想成真
1957 年 10 月苏联成功发射了第一颗人造地球卫星; 1969 年 7 月美国阿波罗 11 号登上月球; 2003 年 10 月 15 日我国航天员杨利伟踏入太空.
四、经典力学的局限性
1. 从低速到高速 ( 1) 经典力学的基础是牛顿运动定律, 牛顿运动定律和万有引力 定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域, 包括天体力学的研究 中, 经受了实践的检验, 取得了巨大的成就. ( 2) 狭义相对论阐述物体以接近光的速度运动时所遵从的规律. ( 3) 在经典力学中, 物体的质量是不随运动状态改变的, 而狭义 相对论指出, 质量要随物体运动速度的增大而增大,
GM 答案: v= . Rh
(1) 第一宇宙速度是人造地球卫星的最大环绕速度, 也是最小发射速 度. (2) 宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星发射速度, 三个宇宙速 度分别为三种不同情况下在地面附近的最小发射速度. (3) 运行速度 为人造卫星绕地球做圆周运动的环绕速度, 并不同于发射速度.
课件人教版高中物理必修2 第六章第5节宇宙航行第6节经典力学的局限性
(3) 狭 义 相 对 论 指 出 ， 质 量 要 随 物 体 运 动 速 度 的 增 大 而
增大 _________ ．位移和时间的测量在不同的参考系中是 不同 的． _________
栏目 导引
第六章
万有引力与航天
3．从宏观到微观：电子、质子、中子等微观粒子不仅具有
粒子性 ，同时还具有_________ 波动性 ，它们的运动规律在很多 _________ 量子力学 能够很好地描 情况下不能用经典力学来说明， 而___________
没有区别．当“普朗克常量 h(6.63×10－34 J·s)”可以忽略 _________ 没有区别． 不计时，量子力学和经典力学的结论_________
栏目 导引
第六章
万有引力与航天
2．(1)第三宇宙速度在相对论中属于高速．(
) )
(2)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变．(
(3) 对 于 高 速 运 动 的 物 体 ， 它 的 质 量 随 速 度 的 增 大 而 变 大．( ) )
一、宇宙速度 1．人造地球卫星的发射原理 (1)牛顿的设想：在高山上水平抛出一个物体，当初速度足够 大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地球表面，成为一颗 绕地球转动的人造地球卫星． (2) 原 理 ： 一 般 情 况 下 可 认 为 人 造 地 球 卫 星 绕 地 球 做
匀速圆周 运动， 万有引力 提供， ____________ 向心力由地球对它的_________ 即 v2 Mm GM m r G 2 ＝_______， 则卫星在轨道上运行的线速度 v＝ . r r
(4)要发射一颗月球卫星，在地面的发射速度应大于 16.7 km/s.( )
提示：(1)√
(2)√
(3)√
增大 _________ ．位移和时间的测量在不同的参考系中是 不同 的． _________
栏目 导引
第六章
万有引力与航天
3．从宏观到微观：电子、质子、中子等微观粒子不仅具有
粒子性 ，同时还具有_________ 波动性 ，它们的运动规律在很多 _________ 量子力学 能够很好地描 情况下不能用经典力学来说明， 而___________
没有区别．当“普朗克常量 h(6.63×10－34 J·s)”可以忽略 _________ 没有区别． 不计时，量子力学和经典力学的结论_________
栏目 导引
第六章
万有引力与航天
2．(1)第三宇宙速度在相对论中属于高速．(
) )
(2)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变．(
(3) 对 于 高 速 运 动 的 物 体 ， 它 的 质 量 随 速 度 的 增 大 而 变 大．( ) )
一、宇宙速度 1．人造地球卫星的发射原理 (1)牛顿的设想：在高山上水平抛出一个物体，当初速度足够 大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地球表面，成为一颗 绕地球转动的人造地球卫星． (2) 原 理 ： 一 般 情 况 下 可 认 为 人 造 地 球 卫 星 绕 地 球 做
匀速圆周 运动， 万有引力 提供， ____________ 向心力由地球对它的_________ 即 v2 Mm GM m r G 2 ＝_______， 则卫星在轨道上运行的线速度 v＝ . r r
(4)要发射一颗月球卫星，在地面的发射速度应大于 16.7 km/s.( )
提示：(1)√
(2)√
(3)√
高中物理人教版必修2课件：6-5-6-6 宇宙航行 经典力学的局限性
解析： 卫星在圆形轨道上运动的速度 v= ������ 。 由于 r>R,所以 v<
������ ������ =7.9 ������ ������ ������
km/s,选项 C 正确。
答案：C
首页 探究一 探究二 探究三 探究四
X 新知导学 D答疑解惑
INZHIDAOXUE
AYIJIEHUO
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思 维 导 图
首页 填一填 练一练
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ANGTANGJIANC
一、宇宙速度(见课本第44页) 1.牛顿的设想 如图,当物体的初速度足够大时,它将会围绕地球旋转而不再落 回地球表面,成为一颗绕地球转动的人造地球卫星。
2.原理
������������ ������2 由地球对它的万有引力提供,即 G 2 =m ,则卫星在轨道上运行的 ������ ������ ������������ 线速度 v= 。 ������
典例剖析
ANGTANGJIANC
问题导引
名师精讲
人造卫星问题的分析思路 在地球的周围,有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动,请思 考:
(1)这些卫星的运动的向心力都是由什么力提供?这些卫星的轨 道平面有什么特点? (2)这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢?
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5.宇宙航行
6.经典力学的局限性
-1-
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情 景 导 入 万有引力定律的发现,不仅解决了 天上行星的运行问题,也为人们开 辟了“上天”的理论之路。1957 年 10 月 4 日,苏联用三级火箭发射了 世界上第一颗人造地球卫星—— 旅行者 1 号,人类开始迈入航天时 代。你是否考虑过物体以多大的 速度环绕地球运动才能不再落回 地面,而使其成为地球的一颗卫星 呢
������ ������ =7.9 ������ ������ ������
km/s,选项 C 正确。
答案：C
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一、宇宙速度(见课本第44页) 1.牛顿的设想 如图,当物体的初速度足够大时,它将会围绕地球旋转而不再落 回地球表面,成为一颗绕地球转动的人造地球卫星。
2.原理
������������ ������2 由地球对它的万有引力提供,即 G 2 =m ,则卫星在轨道上运行的 ������ ������ ������������ 线速度 v= 。 ������
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人造卫星问题的分析思路 在地球的周围,有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动,请思 考:
(1)这些卫星的运动的向心力都是由什么力提供?这些卫星的轨 道平面有什么特点? (2)这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢?
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情 景 导 入 万有引力定律的发现,不仅解决了 天上行星的运行问题,也为人们开 辟了“上天”的理论之路。1957 年 10 月 4 日,苏联用三级火箭发射了 世界上第一颗人造地球卫星—— 旅行者 1 号,人类开始迈入航天时 代。你是否考虑过物体以多大的 速度环绕地球运动才能不再落回 地面,而使其成为地球的一颗卫星 呢
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” 。
人教版高中物理必修2第六章 万有引力与航天6. 经典力学的局限性 课件
精品PPT
微观粒子在微观世界运动的不确定性 原子内部（微观世界）电子的运动
电子绕原 子核做圆 周运动(不 适用)
圆周运动模型，
加上能量量子
化假设(不能普 适)
精品PPT
“电子云”(波 函数)适用
• 经典力学认为，能量是连续的。 • 量子力学认为，能量是不连续的。
• 普朗克从1894年起投入 对黑体辐射的研究，奋 斗了6年。在用经典理 论无法解释实验结果的 情况下，提出了崭新的 量子假说，成功的解决 了“紫外灾难”的问题。
法国著名天文学家和天体力学家拉普拉斯的评价：《原理》将成为一座永 垂不朽的深邃智慧的纪念碑，它向我们揭示了伟大的宇宙定律，这部著作 是高于人类一切其他思想产物的杰作。给予人类智慧以光荣。
杨振宁：《原理》出版是近代科学精诞品生PP的T 标志
科学方法，影响深远
继承、发扬光大
经典力学方法的典型就是伽利略和牛顿的研究方法。
思考问题：根据什么量判断本中的强引力和弱引力实际上是指强引力场和
弱引力场。
精品PPT
表示引力场的强弱物理量称做引力场强度（E）。
在引力空间某处，物体所受引力F与其质量m的比
值，叫做该处的引力场强度
EF m
距离地心为r处的地球引力场强度：
EF m
F
G
Mm r2
精品PPT
牛顿居功至伟(经典力学体系建立者）
牛顿原著：《自然哲学的数学原理》，1687年出版
《原理》是经典力学的基础，在以后的 200多年里几乎统治了物理学的各个领域。
牛顿运动定律和万有引力定律把天体的运 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。(思想成就）
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第六章万有引力与航天66经典力学的局限性(共40张PPT)
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 开普勒发现行星运动定律
B．伽利略发现了行星运动规律 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。 【提示】牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。
的人看到A先向B开枪,过了毫微秒,B又向A发射。因而站台上的人
作证：这场枪战是由A挑起的。但是，车上的乘客却提供相反的 情况，他们说，是B先开枪，过了10毫微秒，A才动手。事件是 由B发动的。
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。
（2）时间间隔的绝对性 选择的参考系不同，对运动的描述就不同：
C．时钟C走得最慢 D．时钟C走得最快 经典力学的成就与局限性 ⑴经典力学只适用于处理物体的低速运动（v <<c） 牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。
（3）空间距离的绝对性 时间、长度和质量这三者都与参考系的运动无关。
A．哥白尼创立了日心说 举一个例子，一节长为10米的列车，A在车后部，B在车前部。 我们认识物理这门学科，已经有三年了，同学们，你有没有意识到自己是幸运的？我们从一开始就被直接带入了这座宏伟壮丽的物理学大厦 是经典力学从基本要领、基本定律到建成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学打下重要基础。 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（特定观察
Albert Einstein
世纪伟人
17 世纪牛顿力学构成了体系 . 可以说，这是物 理学第一次伟大的综合 . 牛顿建立了两个定律，一 个是运动定律，一个是万有引力定律，并发展了变 量数学微积分，具有解决实际问题的能力 . 他开拓 了天体力学这一科学，海王星和冥王星的发现就充 分显示了这一点 .
§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 开普勒发现行星运动定律
B．伽利略发现了行星运动规律 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。 【提示】牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。
的人看到A先向B开枪,过了毫微秒,B又向A发射。因而站台上的人
作证：这场枪战是由A挑起的。但是，车上的乘客却提供相反的 情况，他们说，是B先开枪，过了10毫微秒，A才动手。事件是 由B发动的。
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。
（2）时间间隔的绝对性 选择的参考系不同，对运动的描述就不同：
C．时钟C走得最慢 D．时钟C走得最快 经典力学的成就与局限性 ⑴经典力学只适用于处理物体的低速运动（v <<c） 牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。
（3）空间距离的绝对性 时间、长度和质量这三者都与参考系的运动无关。
A．哥白尼创立了日心说 举一个例子，一节长为10米的列车，A在车后部，B在车前部。 我们认识物理这门学科，已经有三年了，同学们，你有没有意识到自己是幸运的？我们从一开始就被直接带入了这座宏伟壮丽的物理学大厦 是经典力学从基本要领、基本定律到建成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学打下重要基础。 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（特定观察
Albert Einstein
世纪伟人
17 世纪牛顿力学构成了体系 . 可以说，这是物 理学第一次伟大的综合 . 牛顿建立了两个定律，一 个是运动定律，一个是万有引力定律，并发展了变 量数学微积分，具有解决实际问题的能力 . 他开拓 了天体力学这一科学，海王星和冥王星的发现就充 分显示了这一点 .
(人教版)物理必修二课件：6-5-宇宙航行、经典力学的局限性教学设计优质课件
第六章
课时5
第9页
RJ版· 物理· 必修2
45分钟作业与单元评估
二合一
4．关于人造地球卫星(认为所有人造地球卫星绕地球做匀 速圆周运动)的叙述下面正确的是( )
A．所有人造地球卫星的轨道的圆心和地球的球心重合 B．可以成功发射一个在北京所处的纬度圈上方运行的人 造地球卫星 C．地球同步卫星必定位于赤道的上方 D．绕地球最快的人造地球卫星可以在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、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
第六章
课时5
第12页
RJ版· 物理· 必修2
45分钟作业与单元评估
二合一
m0 6．对于公式 m＝ 2 2，下列说法正确的是( 1－ v / c A．式中的 m0 是物体以速度 v 运动时的质量
第六章
课时5
第8页
RJ版· 物理· 必修2
45分钟作业与单元评估
二合一
A．“风云”一号离地面较高 B．“风云”一号每个时刻可观察到的地球表面范围较大 C．“风云”一号线速度较大 D．若某时刻“风云”一号和“风云”二号正好同时在赤 道上某个小岛的上空， 那么再过 12 小时，它们又将同时到达该 小岛的上空
第六章
课时5
第14页
RJ版· 物理· 必修2
二、非选择题
45分钟作业与单元评估
二合一
7．德国科学家用口径为 3.5 m 的天文望远镜，对猎户座中 位于银河系中心附近的星体进行了近 6 年的观察，发现了与银 河系中心距离 r＝6.0×109 km 的星体，正以 v＝2.0×103 km/s 的速度围绕银河系中心旋转，据此提出银河系中心可能存在一 个大黑洞．黑洞是一种密度极大的天体，其表面的引力是如此 之强， 以至包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用． 当 黑洞表面的物体速度达到光速 c 时才能恰好围绕其表面做匀速 圆周运动．
2016-2017学年高一物理必修2课件：第六章第5-6节宇宙航行 经典力学的局限性 精品
卫星的运行规律 “北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星(同 步卫星)、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成．地球静止轨道卫 星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别 约为地球半径的 6 倍和 3.4 倍．下列说法正确的是( ) A．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的 2 倍 B．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的 2 倍 C．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的17 D．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的17
提示：(1)× (2)× (3)√ (4)×
知识点一 第一宇宙速度的计算
第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度，也是近地圆轨
道上卫星的运行速度．计算第一宇宙速度有两种方法：
(1)由 GMRm2 ＝mvR2得：v＝
GRM；
(2)由 mg＝mvR2得：v＝ gR.
(2014·高考江苏卷)已知地球的质量约为火星质量的
2．人造地球卫星的线速度 v、角速度 ω、周期 T、加速度 a 与轨道 半径 r 的关系如下：
项目
推导式
关系式
结论
v 与 r 的关系 GMr2m＝mvr2
v＝
GM r
r 越大，v 越小
ω 与 r 的关系 GMr2m＝mrω2
ω＝
GM r3
r 越大，ω 越小
项目
推导式
关系式
结论
T与r的 关系
GMr2m＝mr2Tπ2
第六章 万有引力与航天
第 5 节 宇宙航行 第 6 节 经典力学的局限性
第六章 万有引力与航天
1.会推导第一宇宙速度，知道第卫星的特点． 3．了解经典力学的发展历程和伟大成就，知道经典力学与相 对论、量子力学的关系．
一、宇宙速度
变大．由（RG＋Mhm）2＝m4Tπ22(R＋h)，得 h＝ 3 G4MπT2 2－R， T 变大，h 变大，A 正确．由GMr2m＝ma，得 a＝GrM2 ，r 增大， a 减小，B 错误．由GMr2m＝mrv2，得 v＝ GrM，r 增大， v 减小，C 错误．由 ω＝2Tπ可知，角速度减小，D 错误． [答案] A
物理人教版必修2：第六章 万有引力与航天6.经典力学的局限性(同步精美课件)
7．对于时空观的认识，下列说法正确的是
( B )
A．相对论给出了物体在低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．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内 不再继续发挥作用 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，因此在任何情况下都适用
解析 当天体的实际半径远大于它们的引力半径时， 由爱 因斯坦和牛顿引力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．故正确选项为 A.
答案 A
课时作业
1． 经典力学只适用于“宏观世界”， 这里的“宏观世界” 是指 A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域 B．地球表面上的物质世界 C．人眼能看到的物质世界 D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界 ( D )
4．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．
5．爱因斯坦的广义相对论说明：在 强引力 的作用下，牛 顿引力理论将不再适用．
探究归纳
一、经典力学的局限性的理解 典例 1 下列说法中正确的是 A．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B．狭义相对论否定了经典力学 C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D．万有引力定律也适用于强相互作用力 ( C )
解析 经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，A 错误． 狭义相对论没有否定经典力学， 在宏观低速情况下， 相对论的结论与经典力学没有区别，B 错误． 量子力学正 确地描述了微观粒子运动的规律，C 正确． 万有引力定律 只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用 的，D 错误．
针对练习 1 下列说法正确的是 A．牛顿运动定律就是经典力学 B．经典力学的基础是牛顿运动定律
高中物理人教版必修二《6-5、6宇宙航行经典力学的局限性》课件
设地球质量为 M，卫星质量为 m，卫星到地心的距离为 r，卫星做匀速圆周
运动的线速度为
v
，根
据万有
引力定
律和牛顿第二
定律得
：GMrm2
＝
m
v2， r
v
＝
GM . r 应用近地条件 r≈R(R 为地球半径)，取 R＝6 400 km，M＝6×1024 kg，则：
v＝
GRM＝7.9 km/s.
第一宇宙速度的另一种推导：
是大气层外圆形轨道上运行的
三颗人造地球卫星，a、b质量 相同且小于c的质量，下面说
法中正确的是
A．b、c的线速度大小相等且大于a的线速度 B．b、c的向心加速度相等且大于a的向心加速度 C．b、c的周期相等且大于a的周期 D．b、c的向心力相等且大于a的向心力
解析：a、b、c 三颗人造地球卫星做圆周运动所需的向 心力都是由地球对它们的万有引力提供．
mω2(R＋h)＝mRR＋2gh2所以 R＋h＝
3
R2g ω2 .
F＝mω2(R＋h)＝m3 R2gω4，故选项 C 也正确．
答案：BC
【针对训练】3.同步卫星是指相对于地面不动的人造地 球卫星，则下面说法中正确的是( )
A．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可 按需要挑选不同的数值
B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是 一定的
第五节 宇宙航行 第六节 经典力学 的局限性
1．了解人造卫星的相关知识． 2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度． 3．理解掌控人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半 径的关系． 4．了解以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范畴．
一、人造地球卫星
1．概念 如图所示，当物体的 速度 足够大时，它将会环绕地球 旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动 的 卫星 ．
高一物理人教版必修2课件：经典力学的局限性
C．时钟C走得最慢 D．时钟C走得最快
经典力学的局限性
4、如果有一支静止时长30 m的火箭，以光
速的二分之一的速度从观察者的身边掠
过，以下说法中正确的是
（ BD）
A．地面上的观察者测得的火箭长为30 m
B．地面上的观察者测得的火箭长小于30 m
C．地面上的观察者测得的火箭长大于30 m
D．火箭上的观察者测得的火箭长为30 m
在宏观低速的世界：一切都理所当然？
宏观物体低速运动（远小于光速），经典力学完全适用。
时间和空间没有联系，相互独立，与物体及其运动状态都没有关系。
物体的相关物理量（位移、质量、大小等）与物体的运动状态都无关。
当一些问题(如微观领域的深入)牛顿解释不了时，它就只好用上帝的 万能来解释，为此牛顿花费了后半生的心血，这正是牛顿的悲剧。
例如：量子力学就不会错吗？ 新的理论会代替量子力学吗？
经典力学的局限性
爱因斯坦给后人的信
一天，爱因斯坦正在撰写光电效应定律的论 文，美国总统罗斯福打来电话，让他给５０００ 年后的人们写一封信。爱因斯坦笑了，说：“总 统，您真会开玩笑，要我写些什么呢？”
罗斯福非常郑重地说：“把我们这个时代人们 的思想和科学的发展，告诉５０００年后的人们， 让他们对我们有所了解。”“这样的信，即使写 了也没法寄啊！”爱因斯坦说，“没有这样的邮 差。”
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。
经典力学的局限性
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
人教版高一物理必修二课件：6.6经典力学的局限性 (共20张PPT)
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。
探究二 宏观世界与微观世界的区别 20世纪20年代，量子力学建立，它准确描述了微 观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了 重要作用。
3.经典力学的适用范围： 只适用与宏观世界，不适用与微观世界。
探究三 弱引力与强引力的区别
万有引力属于弱引力．利用万有引力定律可以解释 天体的运动，并预言和发现了海王星和冥王星，首 次把天上的星体运动规律与地面物体的运动规律统 一起来．
同事物的本质与规律
练习
1．牛顿定律适用于下列哪些情况( BCD) A．研究原子中电子的运动 B．研究“神舟五号”飞船的高速发射 C．研究地球绕太阳的运动 D．研究飞机从北京飞往纽约的航线
练习
2．下列说法中正确的是( C ) A．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B．狭义相对论否定了经典力学 C．狭义相对论研究的是物体在高速运动时所
但是宇宙中有一些天体，例如白矮星，他们的质量接近 太阳，半径却与地球差不多，因此密度高达108～ 1010kg/m3;中子星的密度更是达1016～ 1019kg/m3。这些 天体表面的引力比我们常见的引力强的多，牛顿的引力 理论已经不适用了。
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。
探究二 宏观世界与微观世界的区别 20世纪20年代，量子力学建立，它准确描述了微 观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了 重要作用。
3.经典力学的适用范围： 只适用与宏观世界，不适用与微观世界。
探究三 弱引力与强引力的区别
万有引力属于弱引力．利用万有引力定律可以解释 天体的运动，并预言和发现了海王星和冥王星，首 次把天上的星体运动规律与地面物体的运动规律统 一起来．
同事物的本质与规律
练习
1．牛顿定律适用于下列哪些情况( BCD) A．研究原子中电子的运动 B．研究“神舟五号”飞船的高速发射 C．研究地球绕太阳的运动 D．研究飞机从北京飞往纽约的航线
练习
2．下列说法中正确的是( C ) A．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B．狭义相对论否定了经典力学 C．狭义相对论研究的是物体在高速运动时所
但是宇宙中有一些天体，例如白矮星，他们的质量接近 太阳，半径却与地球差不多，因此密度高达108～ 1010kg/m3;中子星的密度更是达1016～ 1019kg/m3。这些 天体表面的引力比我们常见的引力强的多，牛顿的引力 理论已经不适用了。
人教版高中物理必修二课件 第六章 万有引力与航天 6.6《经典力学的局限性》pdf优秀课件
诞生于德国乌尔姆 德国慕尼黑 瑞士阿劳中学复读 苏黎世工业大学学习 艰辛求职，四面碰壁
爱因斯坦的丰收年
1905年-----5篇论文 3月 解释光电效应——光子说（6月发表） 4月 博士论文：测定分子大小的新方法（4月提
交） 5月 解释布朗运动（7月发表） 6月 “论运动物体的电动力学” 狭义相对论（9月发表） 9月 E=mc2（11月发表）
地球到太阳的距离
火星到太阳的距离
？到太阳的距离
木星到太阳的距离
土星到太阳的距离
天王星到太阳的距 离 海王星到太 4
6 7 8
9
计算值
0.4 0.7 1.0 1.6
5.2 10.0 19.6
38.8
测量值
0.39 0.72 1.00 1.52
5.20 9.54 19.18
狭义相对论的成就
• 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 。
m m0
1
v2 c2
相对论认为：
“同时”是相对的（早已经认识到“同地”是相
对的）
动钟变慢： d T
dt
1
v2 c2
动尺收缩： l
（时间是相对的）
l0
1
v2 c2
（空间是相对的）
• 经典力学不适用于微观粒子。如电子、 质子、中子等微观粒子，不仅有粒子性， 而且具有波动性，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，可以解决微观粒子的运动 问题。
too young too simple.sometimes naive
广义相对论与引力波
广义相对论到底讲的是什么？
新人教版高中物理必修二 课件6.6 经典力学的局限性
第六章 万有引力与航天
第六节 经典力学的局限性
1.物体的质量与运动速度有关 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
速度的关系是 m
m0
v 2，
1
c2
式中m0是物体静止时的质量，m是物体速度为v
体及其运动而存在的，这是一种经典时空观。 爱因斯坦则认为：在研究物体的高速运动（速度接近真空中的光速）
时，物体的长度即物体占有的空间，以及物理过程、化学过程，甚至还有 生命过程的持续时间，都与它们的运动状态有关，空间与时间不再与物体 及其运动无关而独立存在。这是一种崭新的时空观。
正如《时间和空间是什么？》一文所说，物理学的进展表明，一些看似 天真的问题，其答案却是惊天动地的。人们对空间和时间概念的扬弃与修 正，推动着物理学研究的深化，扩展着人类的科学视野。
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
4.经典力学难以解释微观粒子的运动 科学家们发现，电子、质子、中子等微观粒
子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们 的运动在很多情况下不能用经典力学来说明。 20世纪20 年代量子力学的出现，才很好地揭 示了微观世界的基本规律。
第六节 经典力学的局限性
1.物体的质量与运动速度有关 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
速度的关系是 m
m0
v 2，
1
c2
式中m0是物体静止时的质量，m是物体速度为v
体及其运动而存在的，这是一种经典时空观。 爱因斯坦则认为：在研究物体的高速运动（速度接近真空中的光速）
时，物体的长度即物体占有的空间，以及物理过程、化学过程，甚至还有 生命过程的持续时间，都与它们的运动状态有关，空间与时间不再与物体 及其运动无关而独立存在。这是一种崭新的时空观。
正如《时间和空间是什么？》一文所说，物理学的进展表明，一些看似 天真的问题，其答案却是惊天动地的。人们对空间和时间概念的扬弃与修 正，推动着物理学研究的深化，扩展着人类的科学视野。
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
4.经典力学难以解释微观粒子的运动 科学家们发现，电子、质子、中子等微观粒
子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们 的运动在很多情况下不能用经典力学来说明。 20世纪20 年代量子力学的出现，才很好地揭 示了微观世界的基本规律。
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1.人造卫星的轨道 卫星绕地球做匀速圆周运动时由地球对它的万有引力充当向心 力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合,而这样 的轨道有多种,其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两 极点上空的极地轨道。当然也应存在着与赤道平面成某一角度的 圆轨道。如图所示。
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人造卫星问题的分析思路 在地球的周围,有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动,请思 考:
(1)这些卫星的运动的向心力都是由什么力提供?这些卫星的轨 道平面有什么特点? (2)这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢?
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5.宇宙航行
6.经典力学的局限性
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5.宇宙航行 6.经典力学的局限性
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情 景 导 入 万有引力定律的发现,不仅解决了 天上行星的运行问题,也为人们开 辟了“上天”的理论之路。1957 年 10 月 4 日,苏联用三级火箭发射了 世界上第一颗人造地球卫星—— 旅行者 1 号,人类开始迈入航天时 代。你是否考虑过物体以多大的 速度环绕地球运动才能不再落回 地面,而使其成为地球的一颗卫星 呢
2.原理
������������ ������2 由地球对它的万有引力提供,即 G 2 =m ,则卫星在轨道上运行的 ������ ������ ������������ 线速度 v= 。 ������
一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,向心力
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思 维 导 图
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一、宇宙速度(见课本第44页) 1.牛顿的设想 如图,当物体的初速度足够大时,它将会围绕地球旋转而不再落 回地球表面,成为一颗绕地球转动的人造地球卫星。
即 m=
������0 1-������
2 ������2
,两者在速度远小于光速的条件下是统一的。
-5-
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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 一过程的位移和时间的测量与参考系有关。
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天宫一号目标飞行器在距地面355 km的轨道上做圆周运动,其飞 行速率( ) A.大于7.9 km/s B.介于7.9~11.2 km/s之间 C.小于7.9 km/s D.一定等于7.9 km/s
解析： 卫星在圆形轨道上运动的速度 v= ������ 。 由于 r>R,所以 v<
������ ������ =7.9 ������ ������ ������
km/s,选项 C 正确。
答案：C
-8-
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探究一 探究二 探究三 探究四
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大小 v1= 7.9 km/s v2= 11.2 km/s v3= 16.7 km/s
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二、梦想成真(见课本第44页) 1.1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射成功。 2.1969年7月,阿波罗11号飞船登上月球。 3.2003年10月15日,我国航天员杨利伟被送入太空。 三、从低速到高速(见课本第48页) 1.经典力学的基础是牛顿运动定律,牛顿运动定律和万有引力定 律在宏观、低速、弱引力的广阔区域,包括天体力学的研究中,经 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接近光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增大。
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3.宇宙速度
宇宙速度 第一宇宙 速度 第二宇宙 速度
第三宇宙 速度
含义 要想发射人造卫星 ,必须具有足够大的速度, 发射人造卫星的最小发射速度称为第一宇宙 速度 当卫星的发射速度等于或大于 11.2 km/s 时, 卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运行, 成为绕太阳运行的人造行星或飞到其他行星 上去,我们把 11.2 km/s 称为第二宇宙速度 当物体的发射速度等于或大于 16.7 km/s 时,物体便将挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳 系以外的宇宙空间中去,我们把 16.7 km/s 称为第三宇宙速度
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5.宇宙航行 6.经典力学的局限性
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四、从宏观到微观(见课本第50页) 1.经典力学能够很精确地描述宏观物体的运动规律,但对微观粒 子的波粒二象性无能为力,量子力学能够正确地描述微观粒子运动 的规律性。 2.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。 五、从弱引力到强引力(见课本第50页) 爱因斯坦的广义相对论说明:在强引力的作用下,牛顿引力理论 将不再适用。