2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 牛頓力學(xué)的局限性與相對論初步 第五章 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 3.5.1 牛頓力學(xué)的局限性課件 教科版.ppt

第五章 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性,3.5.1 牛頓力學(xué)的局限性,一、從低速到高速,相對論,增大,無關(guān),不同的,二、從宏觀到微觀 1.微觀世界：電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明，而_能夠正確地描述微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律。 2.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于_運(yùn)動，不適用于_運(yùn)動；只適用于_世界，不適用于_世界。,量子力學(xué),低速,高速,宏觀,微觀,三、從弱引力到強(qiáng)引力 1.1915年，愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對論，這是一種新的時空與引力的理論。在強(qiáng)引力的情況下，牛頓的引力理論_。 2.當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速c(3108 m/s)時，相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論_。當(dāng)另一個重要常數(shù)即“普朗克常量”(6.631034 Js)可以忽略不計時，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論_。,不再適用,沒有區(qū)別,沒有區(qū)別,理解概念 判斷下列說法是否正確。 (1)洲際導(dǎo)彈的速度有時可達(dá)到6 000 m/s，這一速度屬于相對論中的高速。( ) (2)質(zhì)量是物體的固有屬性，任何時候都不會變。( ) (3)對于高速物體，它的質(zhì)量隨著速度的增加而變大。( ) (4)經(jīng)典力學(xué)不適用于高速運(yùn)動的物體，但適用于微觀世界。( ) (5)對于宏觀物體的低速運(yùn)動問題，相對論、量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)是一致的。( ),從低速到高速,觀察探究,地球的第一宇宙速度是7.9 km/s；設(shè)在美國伊利諾伊州費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的圓形粒子加速器可以把電子加速到0.999 999 999 987 倍光速的速度。 (1)地球的第一宇宙速度在狹義相對論中屬于低速還是高速？被加速器加速后的電子的速度呢？ (2)加速后電子的質(zhì)量比電子的靜止質(zhì)量增大了還是減小了？ 答案 (1)地球第一宇宙速度在狹義相對論中屬于低速，被加速器加速后的電子速度屬于高速。 (2)加速后電子的質(zhì)量增大了。,探究歸納 1.低速與高速的概念 (1)低速：遠(yuǎn)小于光速的速度為低速，通常所見物體的運(yùn)動，如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體的運(yùn)動皆為低速運(yùn)動。 (2)高速：有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速。 2.速度對質(zhì)量的影響 (1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨速度而變。根據(jù)牛頓第二定律Fma知，物體在力F作用下做勻變速運(yùn)動，只要時間足夠長，物體的運(yùn)動速度就可以增加到甚至超過光速c。,3.速度對物理規(guī)律的影響：對于低速運(yùn)動問題，一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理。對于高速運(yùn)動問題，經(jīng)典力學(xué)已不再適用，需要用狹義相對論知識來處理。,試題案例 例1 如果真空中的光速c3108 m/s，當(dāng)一個物體的運(yùn)動速度v12.4108 m/s時，質(zhì)量為3 kg，當(dāng)它的速度為v21.8108 m/s時，質(zhì)量為多少？ 【思路點(diǎn)撥】 (1)物體的運(yùn)動速度接近光速，物體的質(zhì)量隨物體運(yùn)動速度的變化而變化。 (2)m13 kg是物體運(yùn)動速度為v1時的質(zhì)量，而不是物體的靜止質(zhì)量。,答案 2.25 kg,答案 見解析,從宏觀到微觀 從弱引力到強(qiáng)引力,觀察探究 如圖所示，“黑洞”是愛因斯坦廣義相對論中預(yù)言的一種特殊天體。它的密度極大，對周圍的物質(zhì)(包括光)有極強(qiáng)的吸引力，在研究“黑洞”時，經(jīng)典力學(xué)還適用嗎？,答案 不適用，經(jīng)典力學(xué)適用于弱引力問題，而“黑洞”問題屬于強(qiáng)引力問題，經(jīng)典力學(xué)不再適用。,探究歸納 經(jīng)典力學(xué)與相對論、量子理論的比較 1.區(qū)別,2.聯(lián)系 (1)當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速時，相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。 (2)當(dāng)另一個重要常數(shù)即“普朗克常量”可以忽略不計時，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。 (3)相對論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形。,試題案例 例2 (多選)關(guān)于牛頓物理學(xué)與狹義相對論，下列說法正確的是( ) A.狹義相對論研究的是物體在低速運(yùn)動時所遵循的規(guī)律 B.狹義相對論研究的是物體在高速運(yùn)動時所遵循的規(guī)律 C.牛頓物理學(xué)研究的是物體在低速運(yùn)動時所遵循的規(guī)律 D.牛頓物理學(xué)研究的是物體在高速運(yùn)動時所遵循的規(guī)律 解析 牛頓物理學(xué)的運(yùn)動規(guī)律適用于低速、宏觀物體，而愛因斯坦的狹義相對論適用于高速、微觀世界。 答案 BC,針對訓(xùn)練2 (多選)關(guān)于經(jīng)典力學(xué)、相對論與量子論的說法正確的是 ( ) A.當(dāng)物體的速度接近光速時，經(jīng)典力學(xué)就不適用了 B.相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，使經(jīng)典力學(xué)失去了意義 C.量子力學(xué)能夠描述微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律性 D.萬有引力定律也適用于強(qiáng)相互作用力 解析 經(jīng)典力學(xué)只適用于低速宏觀的物體，故A正確；相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，只是說經(jīng)典力學(xué)有一定的適用范圍，故B錯誤；量子力學(xué)描述了微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律性，故C正確；萬有引力定律只適用于弱相互作用力，而對于強(qiáng)相互作用力是不適用的，故D錯誤。 答案 AC,