人教版高一物理必修二：6.6《经典力学的局限性》优质课件(共20张PPT)
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新人教版高中物理必修二 课件6.6：经典力学的局限性(共38张PPT)
2. 从宏观到微观:2. 来自宏观到微观:微观粒子的行为能用经典力学来解 释吗？经典力学遇到了哪些困难？
2. 从宏观到微观:
微观粒子的行为能用经典力学来解 释吗？经典力学遇到了哪些困难？
为解释微观粒子的运动规律建立了 什么理论？
伦琴发现X射线 汤姆生发现电子 贝克勒耳发现 天然放射线
宏观领域
微观世界
力 动量 能量
弹性力学 流体力学 刚体力学 塑性力学
一、经典力学的成就
一、经典力学的成就
1. 标志着近代自然科学的诞生;
一、经典力学的成就
1. 标志着近代自然科学的诞生; 2. 促进交叉学科的发展；
天地四方，古往今来发生的一切现象都 能够用力学来描述？？？
二、经典力学的局限性
二、经典力学的局限性
三、经典力学的适用范围
三、经典力学的适用范围
相对论物理学和量子力学完全否 定了经典力学吗？
三、经典力学的适用范围
相对论物理学和量子力学完全否 定了经典力学吗？
经典力学的适用范围？
三、经典力学的适用范围
相对论物理学和量子力学完全否 定了经典力学吗？
经典力学的适用范围？ 宏观、低速、弱引力
经典物理对物理学思想和科学方法作了 重点总结，它只适用于宏观低速的物体；
1. 从低速到高速:
二、经典力学的局限性
1. 从低速到高速: 物体的质量与运动速度有关;
m m0
1
v2 c2
二、经典力学的局限性
1. 从低速到高速: 物体的质量与运动速度有关; 经典力学中速度叠加原理不再成立;
“科学漫步”
“科学漫步”
时间和空间是什么? 经典时空观是怎样回答的? 爱因斯坦的时空观又是怎样回答的?
人教版高中物理必修二6.6_经典力学局限性课件
2、相对论时空观:
（1）、两条基本假设：
（1）不同惯性参考系，物理规律相同
（2）任何惯性系，光速不变
（2）、狭义相对论结论：
同时是相对的
动钟变慢
动尺变短
运动的物体质量变大
时间、长度和质量这三者 都与参考系的运动有关。
人教版高中物理必修二 6.6_经典力学局限性课件 (共23张PPT)
人教版高中物理必修二 6.6_经典力学局限性课件 (共23张PPT)
在巨人们的肩上。” 牛顿
经
典
笛卡尔、胡
力
克、哈雷等
学
金
开普勒
字
塔
的
伽利略、第谷
建
立
哥白尼、亚里士多德
经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力 定律更确立了牛顿的地位，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，经 受实践检验。著名物理学家杨振宁赞颂到：“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年出版的那天。”
物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意味着
根据一个静止观察者的观点，一枚以接近光线运
行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短，尽
管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。
爱因斯坦指出，
任何物体
L L • 以光速运动时，
其长度将会缩短
0
为零。
1
v c
2
人教版高中物理必修二 6.6_经典力学局限性课件 (共23张PPT)
自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的 经典力学不断发展，取得了巨大的成就， 经典力学在科学研究和生产技术中有了 广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律 的正确性。
但是，经典力学也不是万能的，向其它 科学一样，它也有一定的适用范围，有 自己的局限性。那么经典力学在什么范 围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节 课我们就来了解这方面的知识。
（1）、两条基本假设：
（1）不同惯性参考系，物理规律相同
（2）任何惯性系，光速不变
（2）、狭义相对论结论：
同时是相对的
动钟变慢
动尺变短
运动的物体质量变大
时间、长度和质量这三者 都与参考系的运动有关。
人教版高中物理必修二 6.6_经典力学局限性课件 (共23张PPT)
人教版高中物理必修二 6.6_经典力学局限性课件 (共23张PPT)
在巨人们的肩上。” 牛顿
经
典
笛卡尔、胡
力
克、哈雷等
学
金
开普勒
字
塔
的
伽利略、第谷
建
立
哥白尼、亚里士多德
经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力 定律更确立了牛顿的地位，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，经 受实践检验。著名物理学家杨振宁赞颂到：“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年出版的那天。”
物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意味着
根据一个静止观察者的观点，一枚以接近光线运
行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短，尽
管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。
爱因斯坦指出，
任何物体
L L • 以光速运动时，
其长度将会缩短
0
为零。
1
v c
2
人教版高中物理必修二 6.6_经典力学局限性课件 (共23张PPT)
自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的 经典力学不断发展，取得了巨大的成就， 经典力学在科学研究和生产技术中有了 广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律 的正确性。
但是，经典力学也不是万能的，向其它 科学一样，它也有一定的适用范围，有 自己的局限性。那么经典力学在什么范 围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节 课我们就来了解这方面的知识。
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。
必修2 6.6 经典力学的局限性 课件
• 牛顿的万有引力定律认为：物体间的距离减 半，引力增到原来的四倍，即符合“平方反比” 规律；爱因斯坦引力理论表明：物体间的距离 减小时，它们间的引力比“平方反比”规律增 加得更快，距离越小，这种差别就越大．
经典力学与相对论、量子力学的理解
•
【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；只适用于宏观物体，一 般不适用于微观粒子，这说明 ( )．
2
，其中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．在高速运动时，质量的 测量是与运动状态密切相关的．
•
速度对物理规律的影响：对低速运动问题， 一般用经典力学规律来处理．对高速运动问题， 经典力学已不再适用，需要用相对论知识来处 理． • 二、经典力学与相对论、量子理论的关系 • 两种理论是历史发展的不同产物 • 在历史发展的不同阶段，人类建立了经典力 学和相对论、量子力学两套物理学理论．经典 力学理论不可能穷尽一切真理，必有其局限性， 现在可认为经典力学理论是狭义相对论和量子 理论的特例．
• 一、从低速到高速引起的物理规律的变化 • 低速与高速的概念 • (1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽 车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等 物体的运动皆为低速运动物体． • (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．
速度对质量的影响：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，即m＝ m0 v 1－ 2 c
2 ，两
• 4 ． 经 典 力 学 认 为 位 移 和 时 间无关 的测量与参考 系 ，相对论认为，同一过程的位移和时间 有关 的测量与参考系 ，在不同的参考系 不同 中 ． • 温馨提示 经典力学中，物体的质量大小和 用时是固定不变的．但相对论中，它们会随速 度而发生变化．
人教版必修二 6.6《经典力学局限性》(共31张PPT)
一切物 理规律
力学规律
2)光速不变原理适用的条件: A）惯性系；B）真空中(介质中的光速C = C/n)
Einstein 对相对论的解释: 当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时,你 感觉只坐了一分钟,当你坐在火炉旁一分钟 ,就好象坐了一小时,这就是相对论。
他剖析自己的科学感受时说：
“照亮我的道路,并不断给我新 的勇气去愉快地正视生活理想的 是善、是美、是真”。
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．这就是说，在强引力的情况下，牛顿的万有引力理 论将不再适用．
讨论与交流
对于这样的科学发展过程，英国剧作家 萧伯纳曾诙谐地说：
“科学总是从正确走向错误．” 这种调侃倒也不失为一种幽默的表述．
【提示】经典力学只适用于处理宏观物体的低速运动。
【答案】BCD
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。”
“这个，我考虑过。”罗斯福成竹 在胸，“有的。我们给他们做一个安 全固定的信箱，5000年后，他们到那 里去取就是了……”爱因斯坦饶有兴趣
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/8/252021/8/252021/8/252021/8/258/25/2021 14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年8月25日星期三2021/8/252021/8/252021/8/25 15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年8月2021/8/252021/8/252021/8/258/25/2021 16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/8/252021/8/25August 25, 2021 17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/8/252021/8/252021/8/252021/8/25
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
人教版必修二第六章 6.6经典力学的局限性(16张PPT)
量子力学的创始人们说过：世界上能够理解量 子力学的没有几个人。
量子力学的创始人之一玻尔一生中都在与爱因 斯坦争论量子力学的正确性。
量子力学的博大精深，让玻尔和费曼这样的天 才科学家也只能以最谦虚的态度来诉说。
广义相对论诞生
从弱引力到强引力
水星的轨道在近日点不断地旋进，实际观察值比经典力学
的预言值多； 密度非常高的天体，如白矮星、中子星等表面的引力比经
典力学计算值差别大得多； 太阳的引力会使光线弯曲，经典力学无法解释;
1915年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种新的
时空与引力理论，能完美的解决经典力学解决不了的问题。
从低速到高速，从宏观到微观，从弱引力到强引力， 经典力学理论遇到了困难。相对论和量子力学的建立在一定 程度上完善了我们的物理体系，当然科学的道路是无止境的， 需要更多的科学家进一步去探索。
经典力学的成就
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。
著名物理学家杨振宁曾赞颂 道：“如果一定要举出某个人、 某一天作为近代科学诞生的标志，
牛顿的《自然哲学
我选牛顿《自然哲学的数学原理》的数学原理》被评价为 科学史上最伟大的著作
在1687年出版的那一天。”
经典力学的局限性
经典力学 量子力学
弱引力
微观世界
经典时空观和相对论时空观
描述一个物体的运动必须选择一个参考系，然后研究这一 物体相对于参考系是如何运动的。
比如：两个小球A和B同时做自由落体运动，均受重力作 用。如果以小球A为参考系，小球B是静止的，可是小球B受到 的合力不为零。所以小球A相对于小球B这个参考系而言，并 不符合牛顿运动定律。
量子力学诞生
从宏观到微观
量子力学的创始人之一玻尔一生中都在与爱因 斯坦争论量子力学的正确性。
量子力学的博大精深，让玻尔和费曼这样的天 才科学家也只能以最谦虚的态度来诉说。
广义相对论诞生
从弱引力到强引力
水星的轨道在近日点不断地旋进，实际观察值比经典力学
的预言值多； 密度非常高的天体，如白矮星、中子星等表面的引力比经
典力学计算值差别大得多； 太阳的引力会使光线弯曲，经典力学无法解释;
1915年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种新的
时空与引力理论，能完美的解决经典力学解决不了的问题。
从低速到高速，从宏观到微观，从弱引力到强引力， 经典力学理论遇到了困难。相对论和量子力学的建立在一定 程度上完善了我们的物理体系，当然科学的道路是无止境的， 需要更多的科学家进一步去探索。
经典力学的成就
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。
著名物理学家杨振宁曾赞颂 道：“如果一定要举出某个人、 某一天作为近代科学诞生的标志，
牛顿的《自然哲学
我选牛顿《自然哲学的数学原理》的数学原理》被评价为 科学史上最伟大的著作
在1687年出版的那一天。”
经典力学的局限性
经典力学 量子力学
弱引力
微观世界
经典时空观和相对论时空观
描述一个物体的运动必须选择一个参考系，然后研究这一 物体相对于参考系是如何运动的。
比如：两个小球A和B同时做自由落体运动，均受重力作 用。如果以小球A为参考系，小球B是静止的，可是小球B受到 的合力不为零。所以小球A相对于小球B这个参考系而言，并 不符合牛顿运动定律。
量子力学诞生
从宏观到微观
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 。
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 。
人教版物理必修二：6.6经典力学的局限性教学设计课件-优秀课件
船，然后以接近光速的高速度开始飞行．当你在高
速飞行的飞船上过了一年返回地球时，走出飞船后 你会发现地球上已经过了100万年——你已经到了地 球上的未来．”
栏 目 链 接
栏 目 链 接
课 点
标 击
1．了解牛顿力学的适用范围． 2．了解牛顿的时空观和爱因斯坦的时空观． 3．知道质量与速度的关系，知道高速运动中物 体的质量不再是恒定的．
D．电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能 用牛顿运动定律解释
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课 前 导 读
一、从低速到高速
1．低速与高速的概念． 牛顿运动规律 2．经典力学的基础是 ____________，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．
物理· 必修2（人教版）
第六章
第六节
万有引力与航天
经典力学的局限性
栏 目 链 接
情 景 切 入
20世纪30年代，爱因斯坦提出了“虫洞”理论．所 谓“ 虫洞”是宇宙中的隧道，它能扭曲空间，可以让原 本相隔亿万千米的地方近在咫尺．科学家认为，如果研 究成功，人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和
问 探
题 究
问题 经典力学的成就有哪些？又有哪些局限性？
1．成就． 牛顿运动三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.
栏 目 链 接
问 探
题 究 研究方法 的代表 伽利略的“自然数学法”和牛顿的“归纳演 绎法”推动了物理、数学和哲学的发展 天体力学、材料力学和结构力学等得到了广 泛的应用 主要成就 18世纪60年代，力学和热力学的发展及应用， 引发了第一次工业革命 动量守恒定律、机械能守恒定律等，是航空 航天技术的理论基础
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)
发现这个行星。
2020/5/16
29
美国天文学家纽康 测定的这个多余的旋进值 为 Ω附加 43.11 / 100年
太阳
水星
Ω
这个差值用牛顿理论无法解释。然而根据广义
相对论，在太阳周围空间发生弯曲，使行星轨道在
近日点处进一步弯向太阳，不再是一个封闭的椭圆。
水星离太阳最近，轨道弯曲效应最大，用爱因斯坦
前就杀死了自己的外祖母。这就是“外祖母悖论”。
2020/5/16
13
光速为C 光速为C
C
vv
X’
X
注意，观察员记录的光的速度也是C，并不是 C+V，这不符合伽利略变换。
由迈克耳逊-莫雷的实验证实
1
c
299792 458 m s
0 0
光速与参考系无关！ 2020/5/16
14
高速指接近于光速，3.0 ×108m/s。 物体的速度越接近光速，伽利略变换 的误差就越大，并非是到达某一临界 值突然变化。属于渐变而不是突变。
近日点 近日点
2020/5/16
水星 太阳
水星 太阳
28
如果把所有看得见的已知行星的影响都
考虑在内，则我们得到的水星近日点进动的
数值为每一百年约1°32′37″。
牛顿万有定律预言的结果与天文观察的
结果每一百年相差43″，产生原因未能获得
解释。
起初曾把这个现象归结于另一行星的影
响，并预先把它命名为火神星，但一直没有
爱因斯坦1911年预言太阳谱线 的引力红移。
2020/5/16
33
引力波时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播
2020/5/16
34
2020/5/16
高中物理必修二人教版6.6经典力学的局限性 课件(共19张PPT)
高速运动时，质量的测量是与运动状态密切相关的．
□从低速到高速
3．速度对物理规律的影响
对于低速运动问题，一般用经典力学规律来 处理． 对于高速运动问题，经典力学已不再适用， 需要用相对论知识来处理．
二、从宏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。
□从低速到高速
2．速度对质量的影响
①经典力学中，物体的质量不随速度而变．根据牛顿第二定律 知，物体在力作用下做匀变速运动，只要时间足够长，物体的运动 速度就可以增加到甚至超过光速c. ②狭义相对论指出，物体质量随速度的增大而增大.
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
布置作业
1、教材 “问题与练习”第2、3题
2、完成[课时学案]中交流讨论的内容
□从弱引力到强引力
探究三 弱引力与强引力的区别
爱因斯坦根据广义相对论计算出水 星近日点的旋进还应有43 ″的附加值； 同时还预言了光线在经过大质量的 星体附近时，如经过太阳附近时会发生 偏转现象．并且都被观测证实．
三、从弱引力到强引力
探究三 弱引力与强引力的区别 天体的引力半径
假定一个球形天体的质量不变，通过压缩减小它的半径，天体 表面上的引力将会增加，半径减少到原来的二分之一，引力增加到 原来的4倍。这就是平常说的“反平方”规律。爱因斯坦引力理论表 明，这个力实际上增加的更快些。天体半径越小，这种差别越大。 当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径接近的值——“引力半径”． 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．
新人教版高中物理必修二 课件6.6 ： 经典力学的局限性(共21张PPT)
“我相信，我们的后人将怀着一种理所当然的优越 感读上面这几行文字吧。”
爱因斯坦的这封给后人的信是用特制的墨水和纸 写成的。与其它的文件一起装进一个特制的钢体里， 埋入纽约当时准备动工兴建的国际博览会建筑地基 下面１５米的花岗岩洞内，地面立有一碑柱，要人 们在５０００年后，即公元６９３８年取出钢体内 的东西。
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。”
一、经典力学模块分类：
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）
经典力学
（牛顿力学）
二、牛顿主要贡献 牛顿
牛顿三大定律 万有引力定律
牛顿所说：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。”
经
牛顿
典
力 学
笛卡尔、胡 克、哈雷等
金
字
开普勒
塔
的
建
伽利略、第谷
立
哥有引力
定律更确立了牛顿的地位，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，经受实 践检验。
三、经典力学的困境： 低速世界(经典力学) 高速世界（相对论）
在宏观低速的世界：一切都理所当然？
人教版高中物理必修二 第六章第六节经典力学的局限性 课件(共27张PPT)
讨论与交流
1、实际的天文观测，行星的运行 轨道并不是严格闭合的，它们的近 日点在不断地旋进．经典力学的解 释令人满意吗?用什么理论来圆满 地进行了解释?
按牛顿的万有引力定律推算，行星的运动应该是一 些椭圆或圆，行星沿着这些椭圆或圆做周期性运动，与 实际观测结果不符．经典力学也能作出一些解释，但是， 水星旋进的实际观测值比经典力学的预言值多．经典力 学的解释不能令人满意．
时具有_______性，______力学能够正确地描述微观粒 子的运动规律性。 5.经典力学的适用范围和局限性为： 经典力学只适用于______运动，不适用于_______运动。 经典力学只适用于_______世界，不适用于_______世界。 经典力学只适用于______力, 不适用于______ 力。
这时要用广义相对论解释，广义相对论是物理
与数学紧密结合的典范，时间、空间、运动和质量广 泛联系。
通常物体的引力场都太弱，20世纪只能观测到太阳 引力场引起的光线弯曲．
太阳
由于太阳引 力场的作用，我 们有可能观测到 太阳后面的恒星， 最好的观测时间 是发生日全食的 时候．
1919年5月29日，发生日全食，英国考察队分赴几内亚 湾和巴西进行观测，证实了爱因斯坦的预言，这是对广义相对 论的最早证实．
爱因斯坦根据广义相对论计算出水星近日点的旋进 还应有43’的附加值，同时还预言了光线在经过大质 量的星体附近时，如经过太阳附近时会发生偏转现 象．并且都被观测证实．
讨论与交流
2、何为天体的引力半径?
假定一个球形天体的质量不变，并通过压缩减小它
的半径，天体表面上的引力将会增加，半径减少到原来 的二分之一，引力增加到原来的4倍。这就是平常说的 “反平方”规律，r=0时引力趋于无穷大。爱因斯坦引 力理论表明，这个力实际上增加的更快些。天体半径越 小，这种差别越大。当引力趋于无穷大时，被压缩天体 半径接近的 值——“引力半径”．
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第六章 万有引力与航天
6.6经典力学的局限性
从地面上物体的运动到天体的运动，从现代的 交通工具到人造卫星、宇宙飞船等，这些运动 都需要服从经典力学的规律。
火车
从地面上物体的运动到天体的运动，从现代的 交通工具到人造卫星、宇宙飞船等，这些运动 都需要服从经典力学的规律。
飞机
从地面上物体的运动到天体的运动，从现代的 交通工具到人造卫星、宇宙飞船等，这些运动 都需要服从经典力学的规律。
宇宙飞船
从 低 速 到 高 速
探究一速度对质量的影响
问题导思 1．低速、高速是如何界定的？
2．物体在高速状态下，质量与速度是什么关系？
3．速度对物理规律有什么影响？
从 低 速 到 高 速
1.低速与高速的概念 (1)低速：远小于光速的速度为低速，通常所 见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、 人造地球卫星及宇宙飞船等物体的运动皆为 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
高速运动时，质量的测量是与运动状态密切相关的．
从 低 速 到 高 速
3．速度对物理规律的影响 对于低速运动问题，一般用经典力学规律来
处理．对于高速运动问题，经典力学已不再
适用，需要用相对论知识来处理．
例题1 一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的 速度为 v＝ 6×106 m/s.关于电子的质量的变化， 下列说法正确的是( ) C B．减少 A．不变 C．增大了0.02% D．增大了0.2%
从 低 速 到 高 速
2．速度对质量的影响 (1)经典力学中，物体的质量不随速度而变．根据牛顿第 二定律知，物体在力作用下做匀变速运动，只要时间足 够长，物体的运动速度就可以增加到甚至超过光速c. (2)狭义相对论指出，物体质量随速度的增大而增大
m
m0 v 1 c
2
m0为物体静止时的质量 m是物体速度为v时的长度 c是真空中的光速
探究三 弱引力与强引力的区别
实际的天文观测，行星的运行
轨道并不是严格闭合的，它们
的近日点在不断地旋进．经典
力学的解释令人满意吗?用什
么理论来圆满地进行了解释?
探究三 弱引力与强引力的区别
按牛顿的万有引力定律推算，行星 的运动应该是一些椭圆或圆，行星 沿着这些椭圆或圆做周期性运动， 与实际观测结果不符．经典力学也 能作出一些解释，但是，水星旋进 的实际观测值比经典力学的预言值 多．经典力学的解释不能令人满 意．
例题2 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；只适用于宏观物体，一般 不适用于微观粒子．这说明( ) A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论 BCD B．人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的 C．不同领域的事物各有其本质与规律 D．人们应当不断地扩展认识，在更广阔的领域内掌握不 同事物的本质与规律
【审题指导】电子的速度6×106m/s已接近光速，由 爱因斯坦狭义相对论可知，电子的质量将有所增加， 越接近光速越显著．
探究二 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：
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 遵循的规律 D．狭义相对论对低速运动物体不适用
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。
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． 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，牛顿力与强引力的区别
爱因斯坦根据广义相对论计算出水
星近日点的旋进还应有 43’的附加值，
同时还预言了光线在经过大质量的
星体附近时，如经过太阳附近时会 发生偏转现象．并且都被观测证 实．
探究三 弱引力与强引力的区别
天 体 的 引 力 半 径
假定一个球形天体的质量不变，通过压缩减小它的半径， 天体表面上的引力将会增加，半径减少到原来的二分之一， 引力增加到原来的4倍。这就是平常说的“反平方”规律。 爱因斯坦引力理论表明，这个力实际上增加的更快些。天 体半径越小，这种差别越大。当引力趋于无穷大时，被压 缩天体半径接近的值——“引力半径”． 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．
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。
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
6.6经典力学的局限性
从地面上物体的运动到天体的运动，从现代的 交通工具到人造卫星、宇宙飞船等，这些运动 都需要服从经典力学的规律。
火车
从地面上物体的运动到天体的运动，从现代的 交通工具到人造卫星、宇宙飞船等，这些运动 都需要服从经典力学的规律。
飞机
从地面上物体的运动到天体的运动，从现代的 交通工具到人造卫星、宇宙飞船等，这些运动 都需要服从经典力学的规律。
宇宙飞船
从 低 速 到 高 速
探究一速度对质量的影响
问题导思 1．低速、高速是如何界定的？
2．物体在高速状态下，质量与速度是什么关系？
3．速度对物理规律有什么影响？
从 低 速 到 高 速
1.低速与高速的概念 (1)低速：远小于光速的速度为低速，通常所 见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、 人造地球卫星及宇宙飞船等物体的运动皆为 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
高速运动时，质量的测量是与运动状态密切相关的．
从 低 速 到 高 速
3．速度对物理规律的影响 对于低速运动问题，一般用经典力学规律来
处理．对于高速运动问题，经典力学已不再
适用，需要用相对论知识来处理．
例题1 一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的 速度为 v＝ 6×106 m/s.关于电子的质量的变化， 下列说法正确的是( ) C B．减少 A．不变 C．增大了0.02% D．增大了0.2%
从 低 速 到 高 速
2．速度对质量的影响 (1)经典力学中，物体的质量不随速度而变．根据牛顿第 二定律知，物体在力作用下做匀变速运动，只要时间足 够长，物体的运动速度就可以增加到甚至超过光速c. (2)狭义相对论指出，物体质量随速度的增大而增大
m
m0 v 1 c
2
m0为物体静止时的质量 m是物体速度为v时的长度 c是真空中的光速
探究三 弱引力与强引力的区别
实际的天文观测，行星的运行
轨道并不是严格闭合的，它们
的近日点在不断地旋进．经典
力学的解释令人满意吗?用什
么理论来圆满地进行了解释?
探究三 弱引力与强引力的区别
按牛顿的万有引力定律推算，行星 的运动应该是一些椭圆或圆，行星 沿着这些椭圆或圆做周期性运动， 与实际观测结果不符．经典力学也 能作出一些解释，但是，水星旋进 的实际观测值比经典力学的预言值 多．经典力学的解释不能令人满 意．
例题2 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；只适用于宏观物体，一般 不适用于微观粒子．这说明( ) A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论 BCD B．人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的 C．不同领域的事物各有其本质与规律 D．人们应当不断地扩展认识，在更广阔的领域内掌握不 同事物的本质与规律
【审题指导】电子的速度6×106m/s已接近光速，由 爱因斯坦狭义相对论可知，电子的质量将有所增加， 越接近光速越显著．
探究二 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：
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 遵循的规律 D．狭义相对论对低速运动物体不适用
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。
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． 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，牛顿力与强引力的区别
爱因斯坦根据广义相对论计算出水
星近日点的旋进还应有 43’的附加值，
同时还预言了光线在经过大质量的
星体附近时，如经过太阳附近时会 发生偏转现象．并且都被观测证 实．
探究三 弱引力与强引力的区别
天 体 的 引 力 半 径
假定一个球形天体的质量不变，通过压缩减小它的半径， 天体表面上的引力将会增加，半径减少到原来的二分之一， 引力增加到原来的4倍。这就是平常说的“反平方”规律。 爱因斯坦引力理论表明，这个力实际上增加的更快些。天 体半径越小，这种差别越大。当引力趋于无穷大时，被压 缩天体半径接近的值——“引力半径”． 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．
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。
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