高中物理必修2第六章同步课件：6.6 经典力学的局限性 共26张 精品
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
答案：D
拓展一 速度对质量的影响
地球绕太阳公转的速度是 3×104 m/s；设在美国伊利 诺伊州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到 0.999 999 999 987 倍光速的速度．回答下列问题：
(1)地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高 速？被加速器加速后的电子的速度呢？
(2)加速后电子的质量比电子的静止质量增大了还是 减小了？
所以改变的百分比为m－m0m0×100%＝0.02%.C 正确．
答案：C
题后反思 物体的质量与速度的关系
从爱因斯坦的相对论可知：物体的速度越大，它的 质量就越大．当物体的速度远小于光速时，其质量的变 化可以忽略；当物体的速度接近光速时，质量变化将很 明显，其质量变化不可忽略．
拓展二 经典力学与相对论、量子力学的比较
关系式v船岸＝v船水＋v水 岸成立
关，v船岸＝v船水 ＋v水岸不成立
爱因斯坦引力
引力规 律
牛顿的万有引力定律认 理论认为物体
为物体间的引力符合 间的引力不完
“平方反比”规律ห้องสมุดไป่ตู้
全符合“平方
反比”规律
(1)以下两种情况，相对论与经典力学的 结论 没有区别： ①物体的速度远小于光速c(3×108 m/s)时； ②“普朗克常量”(6.63×10－34 J·s)可以 联系 忽略不计时. (2)相对论和量子力学都没有否定经典力 学，经典力学是相对论、量子力学的特 殊情况
小试身手 1．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随着 物体运动速度的变化而变化，其原因是( ) A．运动中物体无法称量质量 B．物体的速度远小于光速，质量变化极小 C．物体的质量太大 D．物体的质量不随速度的变化而变化
解析：日常生活中见到的物体的速度都很小，由 m
＝
m1－0 vc22可知，当 v≪c 时，m≈m0，故 B 选项正确．
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．
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．
特别说明 根据相对论的质量和速度的关系，若某物体的运动 速度达到光速 c，它的质量应是无穷大，这显然不符合事 实，光速 c 是所有物体的最大速度．
答案：B
2．关于经典力学和相对论，下列说法正确的是( ) A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容 B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的 C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有 联系 D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论 的特例
解析：经典力学包含于相对论之中，经典力学是相 对论的特例，即当速度远小于光速时的特殊情形，故 D 对．
答案：C
解析：在经典力学中，物体的质量不随运动状态而 改变，在狭义相对论中，物体的质量随物体运动速度的 增大而增大，选项 A 错误；狭义相对论没有否定经典力 学，经典力学是狭义相对论在一定条件下的特殊情形， 选项 B 错误；经典力学适用于低速运动的物体，狭义相 对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律，选项 C 正确．
2．速度对质量的影响． (1)在经典力学中，物体的质量不随速度而变．根据 牛顿第二定律 F＝ma 知，物体在力 F 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)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＝
m1－0 vc22，其中 m0 为物体静止时
【典例 2】 下列说法正确的是( ) A．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变， 在狭义相对论中，物体的质量也不随运动状态而改变 B．狭义相对论和经典力学是完全不同相互矛盾的两 个理论 C．物体高速运动时，物体的运动服从狭义相对论， 在低速运动时，物体的运动服从牛顿运动定律 D．以上说法都是错误的
形成于物理学充 物理学形成的初期阶
分发展的现代， 形成时期 段，受历史发展限制，
理论较完善、科 理论较肤浅、片面
学
低速运动、宏观世界，
适用范围
任何情况都适用
弱引力作用
速度对 质量的 影响
物体的质量随 物体的质量不随其速度
其速度的增加 的变化而变化
而变大
速度的 合成
速度与位移、
时间与空间互不相干，
时间的测量有
1．经典力学与相对论在哪些方面不同？ 提示： ①适用范围不同；②质量与速度之间的关系 不同；③速度的合成规律不同；④物体间引力的规律不 同；⑤对时空的认识不同． 2．在什么情况下经典力学与相对论、量子力学是等 同的？ 提示：宏观、低速运动的物体．
经典力学与相对论、量子力学的比较．
比较项
经典力学
相对论、量子力 学
1.物体质量与速度关 系的理解和应用. 2.经典力学与相对论、 量子力学的关系.
知识点 经典力学及其局限性 提炼知识 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
3．从弱引力到强引力． (1)1915 年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种 新的时空与引力的理论．在强引力的情况下，牛顿引力 理论不再适用． (2)当物体的运动速度远小于光速 c(3×108 m/s)时，相 对论物理学与经典物理学的结论没有区别．
判断正误 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．(√) 4．万有引力定律对强相互作用也适用．(×)
第六章 万有引力与航天
第六节 经典力学的局限性
学习目标
重点难点
1.了解经典力学的发展 历程和伟大成就. 2.知道经典力学的局限 性和适用范围. 3.了解高速和微观世界 中的奇妙物理现象. 4.了解科学理论的相对 性，体会科学理论是 不断发展和完善的.
重点 难点
1.了解经典力学的局 限性，知道其适用范 围. 2.知道物体质量与速 度的关系，并会用之 解题.
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m出0 ，质量要随物体运动速度的增大而增大，即 m ＝____1_－__vc_22_，两者在速度远小于光速的条件下是统一的．
2．从宏观到微观． (1)从 19 世纪末至 20 世纪初，物理学研究深入到微 观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发 现它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性.20 世纪 20 年代，量子力学建立，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． (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．
提示：(1)地球公转速度属于低速，被加速后的电子 速度属于高速．
(2)增大了．
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．
【典例 1】 一个原来静止的电子，经电压加速后，
获得的速度 v＝6×106 m/s.关于电子的质量的变化，下列
说法正确的是( )
A．不变
B．减少
C．增大了 0.02% D．增大了 0.2% 解析：根据爱因斯坦的狭义相对论 m＝
m1－0 cv22得出
运动后的质量增大了．
m＝
m1－0 cv22＝
1－m36220××110086××22＝1.000 2m0，
拓展一 速度对质量的影响
地球绕太阳公转的速度是 3×104 m/s；设在美国伊利 诺伊州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到 0.999 999 999 987 倍光速的速度．回答下列问题：
(1)地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高 速？被加速器加速后的电子的速度呢？
(2)加速后电子的质量比电子的静止质量增大了还是 减小了？
所以改变的百分比为m－m0m0×100%＝0.02%.C 正确．
答案：C
题后反思 物体的质量与速度的关系
从爱因斯坦的相对论可知：物体的速度越大，它的 质量就越大．当物体的速度远小于光速时，其质量的变 化可以忽略；当物体的速度接近光速时，质量变化将很 明显，其质量变化不可忽略．
拓展二 经典力学与相对论、量子力学的比较
关系式v船岸＝v船水＋v水 岸成立
关，v船岸＝v船水 ＋v水岸不成立
爱因斯坦引力
引力规 律
牛顿的万有引力定律认 理论认为物体
为物体间的引力符合 间的引力不完
“平方反比”规律ห้องสมุดไป่ตู้
全符合“平方
反比”规律
(1)以下两种情况，相对论与经典力学的 结论 没有区别： ①物体的速度远小于光速c(3×108 m/s)时； ②“普朗克常量”(6.63×10－34 J·s)可以 联系 忽略不计时. (2)相对论和量子力学都没有否定经典力 学，经典力学是相对论、量子力学的特 殊情况
小试身手 1．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随着 物体运动速度的变化而变化，其原因是( ) A．运动中物体无法称量质量 B．物体的速度远小于光速，质量变化极小 C．物体的质量太大 D．物体的质量不随速度的变化而变化
解析：日常生活中见到的物体的速度都很小，由 m
＝
m1－0 vc22可知，当 v≪c 时，m≈m0，故 B 选项正确．
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．
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．
特别说明 根据相对论的质量和速度的关系，若某物体的运动 速度达到光速 c，它的质量应是无穷大，这显然不符合事 实，光速 c 是所有物体的最大速度．
答案：B
2．关于经典力学和相对论，下列说法正确的是( ) A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容 B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的 C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有 联系 D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论 的特例
解析：经典力学包含于相对论之中，经典力学是相 对论的特例，即当速度远小于光速时的特殊情形，故 D 对．
答案：C
解析：在经典力学中，物体的质量不随运动状态而 改变，在狭义相对论中，物体的质量随物体运动速度的 增大而增大，选项 A 错误；狭义相对论没有否定经典力 学，经典力学是狭义相对论在一定条件下的特殊情形， 选项 B 错误；经典力学适用于低速运动的物体，狭义相 对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律，选项 C 正确．
2．速度对质量的影响． (1)在经典力学中，物体的质量不随速度而变．根据 牛顿第二定律 F＝ma 知，物体在力 F 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)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＝
m1－0 vc22，其中 m0 为物体静止时
【典例 2】 下列说法正确的是( ) A．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变， 在狭义相对论中，物体的质量也不随运动状态而改变 B．狭义相对论和经典力学是完全不同相互矛盾的两 个理论 C．物体高速运动时，物体的运动服从狭义相对论， 在低速运动时，物体的运动服从牛顿运动定律 D．以上说法都是错误的
形成于物理学充 物理学形成的初期阶
分发展的现代， 形成时期 段，受历史发展限制，
理论较完善、科 理论较肤浅、片面
学
低速运动、宏观世界，
适用范围
任何情况都适用
弱引力作用
速度对 质量的 影响
物体的质量随 物体的质量不随其速度
其速度的增加 的变化而变化
而变大
速度的 合成
速度与位移、
时间与空间互不相干，
时间的测量有
1．经典力学与相对论在哪些方面不同？ 提示： ①适用范围不同；②质量与速度之间的关系 不同；③速度的合成规律不同；④物体间引力的规律不 同；⑤对时空的认识不同． 2．在什么情况下经典力学与相对论、量子力学是等 同的？ 提示：宏观、低速运动的物体．
经典力学与相对论、量子力学的比较．
比较项
经典力学
相对论、量子力 学
1.物体质量与速度关 系的理解和应用. 2.经典力学与相对论、 量子力学的关系.
知识点 经典力学及其局限性 提炼知识 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
3．从弱引力到强引力． (1)1915 年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种 新的时空与引力的理论．在强引力的情况下，牛顿引力 理论不再适用． (2)当物体的运动速度远小于光速 c(3×108 m/s)时，相 对论物理学与经典物理学的结论没有区别．
判断正误 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．(√) 4．万有引力定律对强相互作用也适用．(×)
第六章 万有引力与航天
第六节 经典力学的局限性
学习目标
重点难点
1.了解经典力学的发展 历程和伟大成就. 2.知道经典力学的局限 性和适用范围. 3.了解高速和微观世界 中的奇妙物理现象. 4.了解科学理论的相对 性，体会科学理论是 不断发展和完善的.
重点 难点
1.了解经典力学的局 限性，知道其适用范 围. 2.知道物体质量与速 度的关系，并会用之 解题.
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m出0 ，质量要随物体运动速度的增大而增大，即 m ＝____1_－__vc_22_，两者在速度远小于光速的条件下是统一的．
2．从宏观到微观． (1)从 19 世纪末至 20 世纪初，物理学研究深入到微 观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发 现它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性.20 世纪 20 年代，量子力学建立，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． (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．
提示：(1)地球公转速度属于低速，被加速后的电子 速度属于高速．
(2)增大了．
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．
【典例 1】 一个原来静止的电子，经电压加速后，
获得的速度 v＝6×106 m/s.关于电子的质量的变化，下列
说法正确的是( )
A．不变
B．减少
C．增大了 0.02% D．增大了 0.2% 解析：根据爱因斯坦的狭义相对论 m＝
m1－0 cv22得出
运动后的质量增大了．
m＝
m1－0 cv22＝
1－m36220××110086××22＝1.000 2m0，