2019-2020学年高中物理 6.14经典力学的局限性学案(新人教版)必修2

2019-2020学年高中物理 6.14经典力学的局限性学案(新人教版)必

修

2

一、从低速到高速

请同学们阅读教材，完成以下的知识要点填空

1．经典力学的基础是____________，牛顿运动定律和万有引力定律在______、______、________的广阔区域，包括________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____________运动时所遵从的规律．

3．在经典力学中，物体的质量是______的，而狭义相对论指出，质量要随物体运动速

度的增大而______，即m ＝m 01－v 2c

2，两者在______________的条件下是统一的． 4．经典力学认为位移和时间的测量都与参考系______．相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考系______，在不同的参考系中______．

例1 如果真空中的光速为c ＝3.0×108 m/s ，当一个物体的运动速度为v 1＝2.4×108

m/s 时，质量为3 kg.当它的速度为1.8×108 m/s 时，质量为多少？

[即学即用]

1．下列说法中正确的是( )

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

C ．牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题

D ．经典力学可以解决自然界中所有的问题

2．一个粒子，原来静止时对应的质量为m 0.则：

(1)当这个粒子的速度为3×107 m/s 时，它增大的质量占原来质量的百分比是多少？

(2)当这个粒子的速度为 2.4×108 m/s 时，它增大的质量占原来质量的百分比又是多

少？

二、从宏观到微观

1．19世纪末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________，同时还具有________.20世纪20年代，__________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__________运动，不适用于________运动；只适用于________世界，不适用于________世界．

[即学即用]

3．以下说法正确的是( )

A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用

B．经典力学理论的成立具有一定的局限性

C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变

D．相对论与量子力学否定了经典力学理论

三、从弱引力到强引力

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__________．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________．当另一个重要常数即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论________．

[问题情境]

请同学们阅读教材并回答下列问题

1．经典力学与行星轨道的矛盾是什么？

2．由经典力学与行星轨道的矛盾说明了什么？

3．归纳牛顿万有引力定律与爱因斯坦引力理论的主要差异．

4．经典力学和相对论及量子力学的关系如何？

[即学即用]

4．通过一个加速装置对电子施加一很大的恒力，使电子从静止开始加速，对这个加速过程，下列描述正确的是( )

A．根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动

B．电子先做加速运动，后以光速做匀速直线运动

C．电子开始先近似于匀加速运动，后来质量增大，牛顿运动定律不再适用

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

学案14 经典力学的局限性

答案

课堂活动区

核心知识探究

一、

1．牛顿运动定律 宏观 低速 弱引力 天体力学 2.接近光的速度．

3．不变 增大 速度远小于光速

4．无关 有关 不同

例1 2.25 kg

解析 根据狭义相对论，m ＝m 01－v 2c 2，由题意知 m 1＝m 0

1－v 1c 2，m 2＝m 01－v 2c 2

所以m 1m 2＝1－v 2

2c 21－v 21c 2＝4535＝43，所以m 2＝34m 1＝94 kg ＝2.25 kg. [即学即用]

1．B [经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础；经典力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决自然界中所有的问题．搞清牛顿运动定律和经典力学的隶属关系，明确经典力学的适用范围，才能正确解决此类问题．所以选B.]

2．(1)0.5% (2)66.7%

二、

1．粒子性 波动性 量子力学 2.低速 高速 宏观 微观

[即学即用]

3．BC [经典力学理论只适用于宏观、低速运动的物体，A 错，B 对．在经典力学中，物体的速度，所以物体的质量不随运动状态而改变，但相对论和量子力学并不否定经典力学，认为经典力学是在一定条件下的特殊情形，C 正确，D 错误．]

三、

不再适用 没有区别 没有区别

[问题情境]

1．按牛顿的万有引力定律推算，行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动．

实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合得很好．

2．经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力．