2020物理新素養(yǎng)同步人教必修二課件： 第六章　萬有引力與航天 第6節(jié)

1、物理 必修必修人教版人教版 第六章 萬 有引力與航天 萬 有引力與航天 第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性 素養(yǎng)目標(biāo)定位 了解經(jīng)典力學(xué)的適用范圍了解經(jīng)典力學(xué)的適用范圍 了解相對(duì)論和量子力學(xué)理論了解相對(duì)論和量子力學(xué)理論 認(rèn)識(shí)到知識(shí)的變化性與無窮性，培養(yǎng)獻(xiàn)身于科學(xué)的時(shí)代精神認(rèn)識(shí)到知識(shí)的變化性與無窮性，培養(yǎng)獻(xiàn)身于科學(xué)的時(shí)代精神 素養(yǎng)思維脈絡(luò) 1 1課前預(yù)習(xí)反饋課前預(yù)習(xí)反饋 2 2課內(nèi)互動(dòng)探究課內(nèi)互動(dòng)探究 3 3核心素養(yǎng)提升核心素養(yǎng)提升 4 4課內(nèi)課堂達(dá)標(biāo)課內(nèi)課堂達(dá)標(biāo) 課前預(yù)習(xí)反饋課前預(yù)習(xí)反饋 1經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是_，牛頓運(yùn)動(dòng)定 律和萬有引力定律在_、_、弱引力的廣 闊領(lǐng)域，包括_的研究中，經(jīng)

2、受了實(shí)踐的檢 驗(yàn)，取得了巨大的成就。 2狹義相對(duì)論闡述物體以_的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵 從的規(guī)律。 3在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不變的，而狹義相對(duì)論 指出，質(zhì)量要隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而_，兩者 在速度_光速的條件下是統(tǒng)一的。 4經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時(shí)間的測量與參考系_， 相對(duì)論認(rèn)為，同一過程的位移和時(shí)間的測量與參考系 _。 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn) 1從低速到高速從低速到高速 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 宏觀宏觀低速低速天體力學(xué)天體力學(xué) 接近光接近光 增大增大遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于 無關(guān)無關(guān) 有關(guān)有關(guān) 1電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有_， 同時(shí)還具有波動(dòng)性，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有很多情況下不能用 經(jīng)典力學(xué)來說明，而_能夠正確地描

3、述微觀 粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 2經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于_運(yùn)動(dòng)，不適 用于_運(yùn)動(dòng)；只適用于_世界，不適用于 _世界。 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn) 2從宏觀到微觀從宏觀到微觀 粒子性粒子性 量子力學(xué)量子力學(xué) 低速低速高速高速 宏觀宏觀微觀微觀 1915年，愛因斯坦創(chuàng)立了_，這是一種新 的時(shí)空與引力的理論。在強(qiáng)引力的情況下，牛頓引力理論 不再適用。當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速c(3108 m/s)時(shí) ，相對(duì)論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論_，當(dāng) 另一個(gè)重要常數(shù)即“普朗克常量”可以忽略不計(jì)時(shí)，量子 力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論_。 知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn) 3從弱引力到強(qiáng)引力從弱引力到強(qiáng)引力 廣義相對(duì)論廣義相對(duì)論 沒有區(qū)別沒有區(qū)別 沒有區(qū)別

4、沒有區(qū)別 判一判 (1)洲際導(dǎo)彈的速度有時(shí)可達(dá)到6 000 m/s，這一速度屬于 相對(duì)論中的高速。() (2)質(zhì)量是物體的固有屬性，任何時(shí)候都不會(huì)變。 () (3)對(duì)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(dòng)的物體，但適用于微觀世界 。 () (5)對(duì)于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問題，相對(duì)論、量子力學(xué)與經(jīng) 典力學(xué)是一致的。() 辨析思考辨析思考 選一選 牛頓力學(xué)的適用范圍是() A適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)(與光速相比) B適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng) C適用于宏觀物體的高速(與光速相比)運(yùn)動(dòng) D適用于受到很強(qiáng)引力作用的物體 解析：牛頓力學(xué)屬于經(jīng)典力學(xué)，它只適用于低速、宏

5、觀物 體的運(yùn)動(dòng)以及引力不太強(qiáng)時(shí)的情況。故A對(duì)，B、C、D錯(cuò) 。 A 想一想 “黑洞”是愛因斯坦廣義相對(duì)論中預(yù)言的一種特殊天體。 它的密度極大，對(duì)周圍的物質(zhì)(包括光)有極強(qiáng)的吸引力， 在研究“黑洞”時(shí)，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。 課內(nèi)互動(dòng)探究課內(nèi)互動(dòng)探究 探究一從低速到高速探究一從低速到高速 為什么在物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牛頓的經(jīng)典力學(xué)不再適用？ 提示：牛頓的經(jīng)典力學(xué)理論認(rèn)為質(zhì)量是不變的，而物體高 速運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量將隨速度的增大而增大。 1 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(dòng) ，如

6、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(dòng)皆為低速運(yùn)動(dòng)物體。 (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。 特別提醒：(1)狹義相對(duì)論中，物體在靜止時(shí)質(zhì)量最小，隨 著運(yùn)動(dòng)速度的增加，它的質(zhì)量也在不斷變大，對(duì)于高速運(yùn) 動(dòng)物體，牛頓定律已不再適用。 (2)根據(jù)相對(duì)論的質(zhì)速關(guān)系，若某物體的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到光速 c，它的質(zhì)量應(yīng)是無窮大，這顯然不符合事實(shí)，光速c是所 有物體的最大速度。 CD典例典例 1 C當(dāng)物體以較小的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量變化十分微弱，經(jīng) 典力學(xué)理論仍然適用，只有當(dāng)物體以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì) 量變化才明顯，故經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)，而不適用

7、于 高速運(yùn)動(dòng) D通常由于物體的運(yùn)動(dòng)速度太小，故質(zhì)量的變化引不起 我們的感覺，在分析地球上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，不必考慮質(zhì)量 的變化 解題指導(dǎo)：深刻理解速度對(duì)質(zhì)量的影響是解題關(guān)鍵。 解析：公式中m0是靜止質(zhì)量，m是物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的 質(zhì)量，A不對(duì)。由公式可知，只有當(dāng)v接近光速時(shí)，物體的 質(zhì)量變化才明顯，一般情況下物體的質(zhì)量變化十分微小， 故經(jīng)典力學(xué)仍然適用，故B不對(duì)，C、D正確。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1日常生活中，我們并沒有發(fā)現(xiàn)物體的質(zhì) 量隨物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，其原因是() A運(yùn)動(dòng)中物體無法稱量其質(zhì)量 B物體的速度遠(yuǎn)小于光速，質(zhì)量變化極小 C物體的質(zhì)量太大 D物體的質(zhì)量不隨速度的變化而變化 B 探究二從宏觀

8、世界到微觀世界，從弱引力到強(qiáng)引力探究二從宏觀世界到微觀世界，從弱引力到強(qiáng)引力 19世紀(jì)末和20世紀(jì)初，物理學(xué)研究深入到微觀世界，發(fā)現(xiàn) 了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，而且發(fā)現(xiàn)它們不僅具有 粒子性，同時(shí)還具有波動(dòng)性，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律能完全用經(jīng) 典力學(xué)來解釋嗎？ 提示：不能 2 1從宏觀到微觀 (1)宏觀世界粒子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 粒子具有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用牛 頓力學(xué)可以準(zhǔn)確地預(yù)測質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位置。 (2)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 就單個(gè)粒子來說，運(yùn)動(dòng)沒有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，微觀粒子既 有粒子性，又有波動(dòng)性。 (3)適用范圍 經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀世界不適用于微觀世界。 2從弱引力到強(qiáng)引力 (1)

9、經(jīng)典力學(xué)與行星軌道的矛盾 按牛頓的萬有引力理論，行星應(yīng)該沿著一些橢圓或圓做周 期性運(yùn)動(dòng)，而天文觀測表明，行星的軌道并不是嚴(yán)格閉合 的，它們的近日點(diǎn)在不斷地旋進(jìn)，如水星的運(yùn)動(dòng)。 實(shí)際觀測到的水星的運(yùn)動(dòng)情況與愛因斯坦廣義相對(duì)論的計(jì) 算結(jié)果吻合的很好。 (2)適用范圍 經(jīng)典力學(xué)只適用于弱引力，而不適用于強(qiáng)引力。 3經(jīng)典力學(xué)和相對(duì)論及量子力學(xué)的關(guān)系 經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論及量子力學(xué)在一定條件下的特例，它包 含于相對(duì)論和量子力學(xué)之中，相對(duì)論和量子力學(xué)的建立并 沒有否定經(jīng)典力學(xué)。 (多選)20世紀(jì)以來，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實(shí)， 而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋。經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低 速運(yùn)動(dòng)問題，不能用來處理高速運(yùn)動(dòng)

10、問題；只適用于宏觀 物體，一般不適用于微觀粒子。這說明( ) A隨著認(rèn)識(shí)的發(fā)展，經(jīng)典力學(xué)已成了過時(shí)的理論 B人們對(duì)客觀事物的具體認(rèn)識(shí)在廣度上是有局限性的 C不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律 D人們應(yīng)當(dāng)不斷擴(kuò)展認(rèn)識(shí)，在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同 事物的本質(zhì)與規(guī)律 BCD 典例典例 2 解題指導(dǎo)：相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，說明人類對(duì)自然界 的認(rèn)識(shí)更加廣闊和深入，但并不表示經(jīng)典力學(xué)失去了意義 。歷史上的科學(xué)成就不會(huì)被新的科學(xué)成就完全否定，而是 作為某些條件下的特殊情形，被包括在新的科學(xué)成就之中 。 解析：人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)要受到所處的時(shí)代的客觀條 件和科學(xué)水平的制約，所以形成的看法也都具有一定的局 限性，人們只有不斷擴(kuò)展自己的認(rèn)識(shí)，才能掌握更廣闊領(lǐng) 域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)律；新的科學(xué)的誕生并不意味 著對(duì)原來科學(xué)的全盤否定，只能認(rèn)為過去的科學(xué)是新的