高一物理导学案 6.6经典力学的局限性

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高中物理必修二教案：6.6 经典力学的局限性(附答案)

6.6 经典力学的局限性教学目标一、知识与技能1.了解牛顿运动定律及万有引力定律为基础的经典力学在广阔的领域里有着广泛的应用。

2.知道牛顿运动定律的适用范围。

3.知道物体的质量、长度、时间在高速运动中必须考虑它们随速度变化而变化。

4.明确相对论和量子力学跟经典力学的关系。

二、过程与方法1.通过互联网及教材对信息的收集和处理，逐步学会分析、解决问题以及提高与他人交流、合作的能力。

2.根据学习任务，能计划安排并调控自己的学习过程，有一定的自主学习能力。

三、情感态度与价值观1.培养学生交流合作、评价探究结果的初步能力。

2.培养学生对科学的好奇心与求知欲。

教学重点牛顿运动定律的适用范围。

教学难点高速运动的物体，速度和质量之间的关系。

教学过程一、引入新课教师：自从17世纪以来，以牛顿运动定律为基础的经典力学不断发展，如，在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中取得了巨大的成就。

经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，如，从地面物体的运动到天体的运动，从大气的流动到地壳的变动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机等各种交通工具，从投出的篮球到发射火箭、人造卫星、宇宙飞船……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，像一切科学一样，它没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性。

它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”。

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。

二、新课教学（一）从低速到高速教师：请同学们阅读教材“从低速到高速”部分。

回答低速与高速的概念、质速关系、速度合成与两个公式。

学生：低速到高速的概念，通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等。

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。

质速关系：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2201c vm m -=其中m0为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速。

高中物理6.6《经典力学的局限性》教案(新人教版必修2)

6.6经典力学的局限性★新课标要求（一）知识与技能1、了解经典力学的局限性，知道它只在宏观、低速现象领域成立。

2、知道狭义相对论的基本原理和强相互作用及弱相互作用。

（二）过程与方法牛顿通过思考物体在接近光速运动时的现象，认识到长度、质量和经过的时间，都随观察者的参考系（特定观察）而变化，这意味着绝对时间、绝对空间等都是错误的。

（三）情感、态度与价值观认识到牛顿力学的局限性，只适用低速，不适用于高速；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。

经典力学具有局限性。

★教学片段一、提出问题：1、速度有无极限。

2、微观粒子的行为与宏观物体是否遵循相同的规律。

3、时间和空间是否是绝对一成不变的。

4、牛顿建立的经典力学已相当完善，爱因斯坦为什么还要提出相对论。

相对论是否全盘否定了牛顿的经典力学理论。

牛顿的局限1)绝对时空观，认为时间与空间无关，时空与运动无关，是绝对的物理量。

2)当一些问题牛顿解释不了时，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。

二、伽利略相对性原理:在彼此作匀速直线运动的惯性系中，一切力学现象都具有相同的规律。

一切彼此作匀速直线运动的惯性系,对于描述物理规律都是等价的。

或在所有惯性系中,物理规律都具有相同的形式。

三.狭义相对论的基本原理1905年，出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦（1879──1955）发表了狭义相对论。

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）而变化。

这意味着绝对时间、绝对空间等都是错误的。

1、相对时间狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。

爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性运动速度的加快，时间会变慢。

使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止的钟表总比另一个稍微快一点。

6.6 经典力学的局限性

前排左起：I.朗缪尔 M.普朗克 M.居里夫人 H.A.洛伦兹 A.爱因斯坦 P.朗之万 Ch.E.古伊 C.T.R.威尔逊 O.W.里查逊
三、从弱引力到强引力
阅读教材P50-P51，思考： 1. 经典力学与行星轨道的矛盾是什么？
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
光在真空中的 c 3.0 108m / s
【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v1=2.4×108 m/s时，质量m1= 3 kg。当它的速度为v2=1.8×108 m/s时，质量m2为多少？
从低速到高速---速度变换公式
例：一列火车正以v＝50 m/s的速度高速行驶，列车内一乘客以相对列车u′＝ 5 m/s的速度向前跑，站台上的观察者测得该乘客的速度是u＝v＋u′＝55 m/s. 若列车的速度是0.9c，乘客的速度是0.5c，那么站台上的观察者测得该乘客的速度是0.9c＋0.5c＝1.4c吗？
答案不是，光速c是极限速度.
相对论认为：同一过程的位移和时间测量在不同参考系中是不同的，因此上式不能成立，经典力学也就不适用了。
从低速到高速---相对论速度变换公式
v
u
车对地的速度为v，人对车的速度为u/
地面上的人看到车上人相对地面的速度为：
u
u v
1
uv c2
注：如果车上人运动方向与火车运动方向相反，则u/ 取负值
普朗克常数 h 6.631034 J s
旧量子论：普朗克，爱因斯坦，玻尔；
新量子论：海森堡，狄拉克，薛定谔，泡利，德布罗意，玻恩，费米，狄拉克，康普顿
物理学的“全明星”合影
1927年索尔维会议照片（彩色为后期技术处理）

高中物理导学案人教版必修2：§6. 6经典力学的局限性(教师版)

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人教版高一物理必修二第六章 6.6《经典力学的局限性》学案设计

第1 页第2 页3.从宏观到微观19世纪末20世纪初，物理学的研究深入到微观世界，人们发现了电子、质子、中微子等微观粒子。

这些粒子不仅具有粒子性还具有波动性，经典力学一般不适用于微观粒子。

经典力学不适用于微观世界。

4.从弱引力到强压力万有引力定律的发现解释了天体运动的规律，并预言了海王星的存在。

然而天文观测发现了水星旋进现象，如图所示。

1915年，爱因斯坦创立了广义相对论。

这种理论认为，万有引力并不是严格遵守平方反比率，在高密度的星体附近，其引力要大得多的多。

牛顿的引力理论不成立了。

5.经典力学的适用范围只适用于宏观世界，不适用于微观世界；只适用于低速运动，不适用于高速运动．对于微观世界、高速运动，取而代之的是相对论和量子力学。

但是相对论和量子力学并没有否定经典力学，而只认为经典力学是一定条件下的特殊情形。

随堂练习1.关于经典力学的伟大成就，下列论述正确的是( ) ADA．经典力学第一次实现了对自然界认识的理论大综合B．经典力学第一次预言了宇宙中黑洞的存在C．经典力学第一次向人们展示了时间的相对性D．人们借助于经典力学中的研究方法，建立了完整的经典物理学体系2.关于经典力学的局限性，下列说法正确的是( ) BCDA．经典力学没有局限性B．经典力学的应用受到物体运动速度的限制，当物体运动的速度接近光速时，就不适用了C．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D．经典力学的时间和空间分离的观点不对3．关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( ) CA．宏观高速问题 B．微观低速问题 C．宏观低速问题 D．微观高速问题4．17世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是( )AA．牛顿B．开普勒C．笛卡儿D．伽利略5．以下说法正确的是( )BCA．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6．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是( )DA．爱因斯坦创立了“日心说”B．哥白尼提出了“地心说”C．伽利略发现了行星运动定律D．牛顿总结出了万有引力定律7．下列说法中正确的是( )BCA．爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律B．爱因斯坦的狭义相对论研究了物体在高速运动时所遵循的规律C．牛顿物理学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律D．牛顿物理学的运动定律研究的是物体在高速运动时所遵循的规律8．关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的是( )BCA．狭义相对论和经典力学是相互对立，互不相容的两种理论B．在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律C．经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的9．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是( )ADA．牛顿发现了万有引力定律B．牛顿通过实验证实了万有引力定律C．相对论的创立表明经典力学已不再适用D．爱因斯坦建立了狭义相对论10．下面说法中正确的是( )A①当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别②当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别③当普朗克常量h(6.63×10－34J·s)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别④当普朗克常量h(6.63×10－34J·s)不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别A．①③B．②④C．①④D．②③。

高一物理6.6 经典力学的局限性

伽利略和牛顿的绝对时空观认为，同一物体运动的时间和长度（位移）在不同的参考系中，测量结果是相同的。
牛顿力学的绝对时空观绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性而在均匀地，与任何其他外界事物无关地流逝着，它又可以名之日 “延续性”。绝对的空间，就其本性而言，是与任何事物无关而永远是相同和不动的。――摘自《牛顿自然哲学著作选》
牛顿──伟大的科学家，经典物理学理论体
系的建立者──正是在欧洲出现政治、经济和科学文化新变革的时代诞生的。
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。
经典力学的局限性和适用范围
⑴经典力学只适用于处理物体的低速运动（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。
科学与神学牛顿活了80岁，但他40年用于科学研究，另外40年他居然沉迷于神学。他用许多“科学现象”来证明上帝的存在，甚至在研究地球有多少岁时，他居然用《圣经》推算出6000年。这样鲜明的对比，很难让人们把这些事与这个科学巨人联系起来。唯一的遗憾牛顿一生科学贡献卓越，智商290的他是近代科学的鼻祖，他开拓了向科学进军的新纪元，但却因羞于向女孩表白而白白失去结婚的机会，然后终生未婚也未育，便没有他的后人。
诗人亚历山大· 波普(Alexander Pope）为牛顿写下了以下这段墓志铭：Nature and Nature' law lay hid in night ; God said,"Let Newton be," and all was light。自然与自然的定律，都隐藏在黑暗之中；上帝说"让牛顿来吧！"于是，一切变为光明。

高中物理必修二--6.6经典力学的局限性

4、经典力学的局限性与适用范围 ⑴经典力学的局限
①恒定的质量：物体的质量与物体的运动状态无关，始终恒定不变。
②绝对时空观：经典力学认为：时间与空间无关，时、空与运动无关，是绝对的物理量。
（阅读课本P49科学漫步）当一些问题牛顿解释不了时，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。
20世纪20年代，建立了量子力学，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．
经典力学一般不适用于微观粒子．
3、从弱引力到强引力
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。
例题3：火箭以0.75c的速度离开地球，从火箭上向地球发射一个光信号．火箭上测得光离开的速度是c，根据过去熟悉的速度合成法则，光到达地球时地球上测得的光速是多少？根据狭义相对性原理呢？
0.25C、C
例题4：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v1＝2.4×108
相对论与经典力学并不是互相对立的理论，它们能完
美的衔接。三个变换(称为洛仑兹变换)中：当v<<c
时：
t
t0 1 v
2
t0；l l0
1
v c
2
l
五、物理学架构
高速
狭义相对论
广义相对论
宏观低速
经典力学
量子力学
强引力微观世界
像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性．
二、经典力学的局限性 1、从低速到高速
例如：在一个无限大的光滑水平面

6.6经典力学的局限性导学案

高一年级物理学科“问题导学案”【课题】：经典力学的局限性编写人：赵林燕审核人:高一全体教师【学习导航】：学习目标：1、知道牛顿运动定律的适用范围。

2、了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。

3、知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时间的变化。

教学重点：牛顿运动定律的适用范围教学难点：高速运动的物体，速度和质量之间的关系【自主学习问题探究】：1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。

2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。

3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。

4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”？【学生自主归纳未掌握的内容】：【实例探究】：［例1］以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用?【提示】经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用.经典力学与天文学相结合建立了天体力学；经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等从地面上各种物体的运动到天体的运动；从大气的流动到地壳的变动；从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动;从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船，等等，所有这些都服从经典力学规律.［例2］以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?【提示】经典力学只适用于解决低速运动问题；不能用来处理高速运动问题，经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子.高一年级物理学科练案【因人训练】（A档）1、20世纪初，著名物理学家爱因斯坦提出了，改变了经典力学的一些结论.在经典力学中，物体的质量是的，而相对论指出质量随着速度变化而。

2、20世纪初期，建立了，它能够正确地描述微观粒子的运动规律。

3、经典力学只适用于解决问题，不能用来处理问题，经典力学只适用于物体，一般不适用于。

高中物理 6.6经典力学的局限性导学案新人教版必修

高中物理 6.6经典力学的局限性导学案新人教版必修6、6经典力学的局限性导学案新人教版必修2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。

自主学习：自学课本P48-52（一）从低速到高速在经典力学中，物体的质量是_____________（填变化特点）；在狭义相对论中，物体的质量是_____________（填变化特点），用公式表示为_______ ______；二者在_____________条件下是统一的。

（二）时间与空间1、物体运动的特征就是它的位置随时间而发生变化，生活经验告诉我们：①空间就像_____________；它给物体的运动提供一个_____________，它对物体的运动本身_____________。

也就是说，空间是_____________而存在的。

②时间就像_____________；它计量着物体_____________，而任何物体_____________。

也就是说，时间是____________而存在的。

2、爱因斯坦所提出的时空观认为，在研究物体的_____________，即速度_____________时，物体的长度（即物体所占有的空间）以及物理过程、化学过程，甚至生命过程的持续时间，都_____________。

（三）从宏观到微观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，_____________能够正确地描述微观粒子运动的规律性。

以上事实说明，经典力学的适用范围：_________ ____。

（四）从弱引力到强引力相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的_____________。

合作探究：地球以C=3104m/s的速度绕太阳公转，它的质量是静止质量的多少倍？当一个物体以v＝0、8C的速度运动时，它的质量是静止质量的多少倍？解：由得；地球绕太阳运转的动质量当v＝0、8C时，动质量目标检测：1、19世纪末20世纪初以来，物理学的研究深入到___________，发现___________、___________、___________等微观粒子不仅有___________，而且有___________，它们的运动规律不能用经典力学来说明。

学案1：6.6经典力学的局限性

6.6经典力学的局限性情景切入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位置．现在，人类被“困”在地球上，要航行到最近的一个星系，动辄需要数百年时间，是目前人类不可能办到的．但是，未来的太空航行如使用“虫洞”，那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方．“如果你希望知道地球距今一百万年后的样子，我可以告诉你方法．”格林说：“先建好一艘太空船，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．”课标导学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，了解相对论的时空观．3．了解相对论、量子力学的建立对人类深入认识客观世界的作用．课前导读一、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．狭义相对论阐述的是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，即m ＝m 01－⎝⎛⎭⎫v c 2，两者在速度远小于光速的条件下是统一的． 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，统一过程的位移和时间的测量与参考系有关，在不同的参考系中测量结果不同．二、从宏观到微观1．电子、质子、中子等微观粒子不仅有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明，而量子力学能够正确地描述微观粒子的运动规律．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．三、从弱引力到强引力1．弱引力与强引力．(1)每一个天体都有一个引力半径，半径的大小由天体的质量决定．(2)当天体间的距离远大于引力半径时，它们间的引力就是弱引力．(3)当天体间的距离远小于引力半径时，它们间的引力就是强引力．2．经典力学与行星轨道的矛盾．按照牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆轨道做周期性运动，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．随堂巩固1．(多选)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 ．人类已掌握不同事物的本质2．(多选)对于公式m ＝m 01－⎝⎛⎭⎫v c 2，下列说法中正确的是( )A ．公式中的m 0，是物体以速度v 运动时的质量B ．当物体运动速度v >0时，物体的质量m >m 0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C ．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，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，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动D ．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能引起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化3．日常生活中，我们并没发现物体的质量随物体运动的速度变化而变化．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答案1.BC2.CD3.B。

教学设计8： 6.6 经典力学的局限性

板书设计
经典力学的局限性
导学过程设计
程序设计
学习内容
教师行为
学生行为
媒体运用
新课导入
创设情境
牛顿是世界上最伟大的物理学家,以牛顿运动定律和万有引力定律为核心的经典力学取得了科学史上空前的成就,但科学是不断向前发展的。后来人们发现经典力学也是不完美的,它到底有什么问题呢?又是如何解决这些问题的呢?今天我们就来初步了解一下。
ＰＰｔ课件
学生在相应的位置做笔记。
PPT课件
第四层级
知识总结
教师可根据实际情况决定有没有必要总结或部分点评一下。
学生就本节所学做一个自我总结，之后可小组交流讨论。
PPT课件呈现
感悟收获
注意有代表性的收集一些学生的体会，以便有针对性地调整教学方法。
根据自己的感受如实填写。
根据自己的思考找出解决方案。
课外拓展
PPT课件
就学案中基础学习交流的内容与结对学习的同学交流。对经典力学与量子力学和相对论的关系不能达成一致。
第二层级
小组讨论
小组展示
补充质疑
教师点评
主题1
经典力学的局限性
（１）从低速到高速：质速关系是：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。在牛顿看来，位移和时间的测量与参考系无关，然而，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是不同的，经典力学也就不再适用了
ＰＰＴ课件
主题2
爱因斯坦的狭义相对论
（１）狭义相对论指出，质量随着物体运动速度的增大而增大。
（２）在研究物体的高速运动时，物体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，都与他们的运动状态有关。

6.6_经典力学的局限性

相对论原稿
巴东县第三高级中学2013春季学期高一（4）物理教案
巴东县第三高级中学2013春季学期高一（4）物理教案
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１９３３年任美国第３２届总统，业绩辉煌。他所以叫爱因斯坦给５０００年后的人们写信，要的是名人效应。爱因斯坦是伟大的科学家，在物理学的许多方面做出了卓越的贡献，特别是相对论，揭示了空间—时间的辩证关系，无论在科学上还是在哲学上，都具有重要的历史意义。
K系 C D 火车上的观测者说:光源在AB的中点,应同时到达A、B 两点,地面上的人看见先到达B点，后到A点。
1、相对时间
巴东县第三高级中学2013春季学期高一（4）物理教案
狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性运动速度的加快，时间会变慢。使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止的钟表总比另一个稍微快一点。
巴东县第三高级中学2013春季学期高一（4）本原理
巴东县第三高级中学2013春季学期高一（4）物理教案
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巴东县第三高级中学2013春季学期高一（4）物理教案
1、相对性原理
一切彼此作匀速直线运动的惯性系,对于描述物理规律都是等价的。或在所有惯性系中,物理规律都具有相同的形式。
1905年，出生于德国的美籍物理牛顿的局限
学家阿尔伯特· 1)绝对时空观爱因斯坦认为时间与空间无关，时空与运动（1879──1955）发表了狭义相无关，是绝对的物理量。对论。这个理论指出在宇宙中 2)当一些问题牛顿解释不了时，它唯一不变的是光线在真空中的就只好用上帝的万能来解释，为此牛顿速度，其它任何事物──速度、花费了后半生的心血，这正是牛顿的悲长度、质量和经过的时间，都剧。随观察者的参考系（特定观察）而变化。

【教案学案】物理必修二6.6经典力学的局限性

第六章万有引力和航天第六节经典力学的局限性编制审核编号[学习目标] 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．(重点) 3.知道速度对质量的影响及光速不变原理．(难点) 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．基础知识[先填空]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，即m ＝m 01－v 2c2，两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)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．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． [后判断]1．洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s ，此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，它的质量随着速度的增加而变大．(√)能力提升学生分组探究一速度对质量的影响第1步探究——分层设问，破解疑难 1．当物体的运动速度远小于真空中的光速时，经典力学完全适用.20世纪初著名物理学家爱因斯坦创立了狭义相对论，阐述了物体在以接近光速的速度运动时所遵循的规律，得出了一些不同于经典力学的结论．那么，当物体的速度接近光速时，物体的质量会怎样呢？【提示】运动物体的质量会变大．2．试由m ＝m 01－v 2c2分析，物体的速度不可能达到光速．【提示】由m ＝m 01－v 2c2可知，若某物体的运动速度达到光速c ，则它的质量应是无穷大，这显然不符合事实，所以物体的速度不可能达到光速．第2步结论——自我总结，素能培养 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． 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 ＝m 01－v 2c2，其中m 0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．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．第3步例证——典例印证，思维深化例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% 【答案】 C第4步巧练——精选习题，落实强化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，其质量是( )A ．2.25 kgB ．2.50 kgC ．3.00 kgD ．2.10 kg 【答案】 A2．如果一粒子的质量为其静止时的质量的100倍，该粒子必须以多大的速率运动？(光速为c )【解析】根据质量与速度的关系：m ＝m 01－⎝⎛⎭⎫v c 2得v ＝c 1－⎝⎛⎭⎫m 0m 2，所以v ＝c 1－⎝⎛⎭⎫m 0100m 02＝0.99995c .【答案】 0.99995c专题训练专题一经典力学与相对论、量子力学的比较第1步探究——分层设问，破解疑难 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．第2步结论——自我总结，素能培养以上理论的比较见下表：例1(多选)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的改变而改变D．相对论与量子力学否定了经典力学理论【答案】BC第4步巧练——精选习题，落实强化例2．(多选)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例3．(多选)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是()A．牛顿发现了万有引力定律B．牛顿通过实验证实了万有引力定律C．相对论的创立表明经典力学已不再适用D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域【答案】AD专题二对光速不变原理的理解光速不变原理：爱因斯坦的狭义相对论指出，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c 都一样，即光在所有的惯性参考系中的传播速度均是光速．例4设某人在以速度0.5c飞行的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是()A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是0.5cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c【答案】D例5如图661所示，强强乘坐速度为0.9 c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5 c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为()图661A．0.4 c B．0.5 cC．0.9 c D．1.0 c【答案】D。

【人教版】高中物理必修二教案：6.6经典力学的局限性

6. 6经典力学的限制性教课目一、知与技术1.认识牛运定律及万有引力定律基的典力学在广的域里有着宽泛的用。

2.知道牛运定律的合用范。

3.知道物体的量、度、在高速运中必考它随速度化而化。

4.明确相和量子力学跟典力学的关系。

二、程与方法1.通互网及教材信息的采集和理，逐渐学会剖析、解决以及提升与别人沟通、合作的能力。

2.依据学任，能划安排并控自己的学程，有必定的自主学能力。

三、感情度与价1.培育学生沟通合作、价研究果的初步能力。

2.培育学生科学的好奇心与求知欲。

教课要点牛运定律的合用范。

教课点高速运的物体，速度和量之的关系。

教课程一、引入新教：自从17 世以来，以牛运定律基的典力学不停展，如，在宏、低速、弱引力的广域，包含天体力学的研究中获得了巨大的成就。

典力学在科学研究和生技中有了宽泛的用，如，从地面物体的运到天体的运，从大气的流到地壳的，从河筑、修筑梁到各样机械，从自行到汽、火、机等各样交通工具，从投出的球到射火箭、人造星、宇宙船⋯⋯进而了然牛运定律的正确性。

可是，典力学也不是全能的，像全部科学一，它没有也不会尽全部真谛，它也有自己的限制性。

它像全部科学理一，是一部“未达成的交响曲” 。

那么典力学在什么范内合用呢？有怎的限制性呢？我就来认识方面的知。

二、新教课（一）从低速到高速教：同学教材“从低速到高速”部分。

回答低速与高速的观点、速关系、速度合成与两个公式。

学生：低速到高速的观点，往常所的物体的运皆低速运，如行的汽，射的、人造星及宇宙船等。

有些微粒子在必定条件下其速度能够与光速相靠近，的速度称高速。

速关系：在典力学中，物体的量是不的，但因斯坦的狭相指出，物体的量随速度的增大而增大，即m0mv 21c 2此中 m0为静止质量， m 是物体速度为v 时的质量， c 是真空中的光速。

（1）相对性原理：物理规律在全部惯性参照系中都拥有同样的形式。

（2）光速不变原理：在全部惯性参照系中，丈量到的真空中的光速都同样。

高一下学期物理人教版6.6经典力学的局限性

普朗克创立量子力学
经典力学仅适用于宏观世界；微观世界用量子力学解释。
普朗克常量： h=6.63×10-34J.s
二、经典物理学的困境
——困境三、从弱引力到强引力
牛顿的万有引力定律取得了巨大的成就，但在一些问题上也遇到了困难。例如：水星的公转轨道在不断旋进（参见教材图6.6-1），其实际观察值要比经典力学的预言值多。 1915年，爱因斯坦创立的广义相对论对此则能作出很好的解释，同时还预言光线经过大质量星体附近时会发生偏转，且已被观测证实。
他剖析自己的科学感受时说：
“人只有献身社会,才能找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义”!
“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”。
“ 科学的头脑就是去怀疑,
去证实,
去发现的精神! ”
Albert Einstein
世纪伟人
经典时空观与相对论时空观：
经自典然时和空自观然的法狭义相对论时空观
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．
经典力学受速度限制的分析
牛顿的绝对时空观认为，同一物体运动的时间和长度（位移）在不同的参考系中，测量结果是相同的。
牛顿力学的绝对时空观绝对的，真正的和数学的时间自己流逝着，
并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
则在黑暗中隐藏；
光速
上相帝对说的，让牛顿绝对的（不变）
同时
去绝吧对！的于是一切相对的
都被照亮。魔鬼
时间与空间与运动说无，关让，爱绝对因的斯坦与运动有关，相对的
去吧！于是一切
质量与运动又无回关到，黑不变暗的中。随速度增加而增大

人教版高一物理必修二第六章 6.6《经典力学的局限性》教案设计

经典力学的局限性一、教学目标1、知识与技能（1）了解经典力学的内容、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2、情感态度与价值观了解相对论、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二、教学重点与难点重点:牛顿运动定律的适用范围难点:相对论和量子力学的初步内容三、教学方法实例分析、交流讨论、自主归纳四、课时安排：1课时教学过程导入新课：【投影电影《星际穿越》的图片】教师向学生简单的介绍一下故事情节。

提出问题：用什么知识能解释影片中出现的奇怪的现象呢？引导学生思考我们学过哪些物理知识？通过提问，在学生回答的基础上，教师进行补充，共同得到结论。

牛顿运动定律是研究地面上物体的运动规律，万有引力定律是研究天上物体的运动。

教师小结：我们把研究地面上物体运动规律的牛顿运动定律和研究天上物体运动规律的万有引力定律组合起来，就够了经典力学的重要组成部分。

继续提问：经典力学还包括什么？师生共同来回顾万有引力定律的发现过程，得到万有引力定律的发现过程经历了推理猜想验证推广的过程，这是科学的思维方法，结论：牛顿运动定律，万有引力定律以及科学的思维方法它们构成了经典力学，板书：6.6节经典力学的局限性一、经典力学的内容牛顿运动定律、万有引力定律、科学思维方法【投影图片】教师：有了牛顿的经典力学，我们可以解释地面上物体的运动，例如博尔特起跑，冲刺，以及他在整个跑步中的任何一个环节，也可以解释天体运动，例如嫦娥一号卫星的发射，变轨，回收，再加上科学的思维方法，经典力学已经非常非常完美了。

所以在1900年英国皇家学会的新年晚会上，开尔文勋爵说物理学的大厦已经非常完美，剩下的只是做一些修修补补的工作。

可真的是这样吗，从刚才对经典力学的回顾我们可以看出，我们不能解释为什么女儿年龄会看上去比父亲大，这就说明经典力学还是有局限性的。

板书二、经典力学的局限性教师直接告诉学生经典力学的局限性在牛顿经典力学的时空观里。