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高中物理 6.6经典力学的局限性课件 新人教版必修2

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必修二高中物理人教版6.6经典力学的局限性课件

必修二高中物理人教版6.6经典力学的局限性课件

检测题
一列火车以速度v相对地面运动．如果地面上的人测
得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，
以下说法中正确的是
(A)
A．火车上的人测得，闪光先到达前壁
B．火车上的人测得，闪光先到达后壁
C．火车上的人测得，闪光同时到达车厢
的前壁 和后壁
D．条件不足，无法确定
检测题
有三个完全相同的时钟，时钟A放在地面上，
A．地面上的视察者测得的火箭长为30 m
B．地面上的视察者测得的火箭长小于30 m
C．地面上的视察者测得的火箭长大于30 m
D．火箭上的视察者测得的火箭长为30 m
检测题
有关物体的质量与速度的关系的说法, 正确的
是 (B)
A．物体的质量与物体的运动速度无关 B．物体的质量随物体的运动速度增大而增大 C．物体的质量随物体的运动速度增大而减少 D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零
按照狭义相对论，不仅“同时”是相对的，有时候，甚至 事情的先后也都是相对的。举一个例子，一节长为10米的 列车，A在车后部，B在车前部。当列车以0.6c的高速度通 过一个站台的时候,突然站台上的人看到A先向B开枪,过了 12.5毫微秒,B又向A发射。因而站台上的人作证：这场枪 战是由A挑起的。但是，车上的乘客却提供相反的情况， 他们说，是B先开枪，过了10毫微秒，A才动手。事件是 由B发动的。
时钟B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和 vC朝同一方向飞行，vB＜vC． 对于地面上的
视察者来说，则以下说法中正确的是 ( C )
A．时钟A走得最慢 B．时钟B走得最慢
C．时钟C走得最慢 D．时钟C走得最快
检测题
如果有一支静止时长30 m的火箭，以光速 的二分之一的速度从视察者的身边掠过， 以下说法中正确的是 ( BD )

新人教版高中物理必修二《6.6 经典力学的局限性》课件

新人教版高中物理必修二《6.6 经典力学的局限性》课件
(2)从宏观到微观：相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去 了意义．只说明它有一定的适用范围：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：相对论物理学与经典物理学的结论没有区 别．相对论与量子力学
都没有否定过去的科学，而只是认为科学在一定条件下有其特殊 性．经典力学只适用于弱引力，不适用于强引力．
(2)光速不变原理：在一切惯性参考 系中，测量到的真空中的光速都一 样．
二、从宏观到微观
只是使人们认识到经典力学有 它的适用范围：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
在强引力的情况下，牛顿 的万有引力理论将不再适 用．
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?
4．微观粒子的运动不仅具有 性．同时具有波动 性．它们的运动规律很多情况下不能用经典力学来说 明．要增强正确描述微观粒子的运动规律，需要用 ．
5．牛顿运动规律只适用于 物体的运动，狭义相对论 阐述物体在以 的速度运动时所遵从的规律．
小结：
本节学习了经典力学的局限性：
(1)从低速到高速：在经典力学中，物体的质量m是不随运动状态改变的， 而狭义相对论指出，质量要随着物体的运动速度的增大而增大．即
You made my day!
我们，还在路上……
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?
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 ．

人教版高一物理必修二课件：6.6经典力学的局限性 (共20张PPT)

人教版高一物理必修二课件：6.6经典力学的局限性 (共20张PPT)
在太阳或行星的引力场中，由爱因斯坦和牛顿的理 论计算出的力的差异并不很大．但当天体的实际半 径接近引力半径时，这种差异将急剧增大．即在强 引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用．
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； 只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况。 高速运动（速度接近真空中的光速），需应用爱因斯坦 的狭义相对论。 当物体的运动速度远小于真空中的光速时，相对论物理 学与经典物理学的结论没有区别。 对于微观世界，需要应用量子力学。 当普朗克常数可以忽略不计时，量子力学和经典力学的 结论没有区别。
探究二 宏观世界与微观世界的区别 20世纪20年代，量子力学建立，它准确描述了微 观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了 重要作用。
3.经典力学的适用范围： 只适用与宏观世界，不适用与微观世界。
探究三 弱引力与强引力的区别
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．
同事物的本质与规律
练习
1．牛顿定律适用于下列哪些情况( BCD) A．研究原子中电子的运动 B．研究“神舟五号”飞船的高速发射 C．研究地球绕太阳的运动 D．研究飞机从北京飞往纽约的航线
练习
2．下列说法中正确的是( C ) A．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B．狭义相对论否定了经典力学 C．狭义相对论研究的是物体在高速运动时所
但是宇宙中有一些天体，例如白矮星，他们的质量接近 太阳，半径却与地球差不多，因此密度高达108～ 1010kg/m3;中子星的密度更是达1016～ 1019kg/m3。这些 天体表面的引力比我们常见的引力强的多，牛顿的引力 理论已经不适用了。

人教版高中物理必修2第六章6.6经典力学的局限性 (共19张PPT)

人教版高中物理必修2第六章6.6经典力学的局限性 (共19张PPT)

据牛顿第二定律可知物体将以加速度
a由=运F/动m做学匀公加式速可直知线：运物动体。的速度v=at
推理：随着时间的推移，物体的速度不断增大，最终可使物 体获得任意速度。但事实并非如此，常识告诉我们，物体运 动速度是有极限的，现在已知的最大速度是光速，且现在也 无法使物体运动超越这个速度。速度远小于光速时，经典力 学完全适用。当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用 了。
（一）、从低速到高速
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 随观察者的参考系而变化。
（一）、从低速到高速
（二）、从宏观到微观
19世纪末到20世纪初，人们相继发 现了电子、质子、中子等微观粒子， 发现它们不仅具有粒子性，面且具 有波动性，它们的运动规律不能用 经典力学描述。
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。
(1)宏观世界粒子的运动特点： 粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，
爱因斯坦广义相对论
（三）.从弱引力到强引力
讨论与交流
相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?
相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识 更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义。它 只是使人们认识到经典力学有它的适用范围： 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。
如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩
经 上。
典 力 学 的
经 典 力

人教版高中物理必修二 6.6 经典力学的局限性(共37张PPT)

人教版高中物理必修二 6.6 经典力学的局限性(共37张PPT)

开普勒
伽利略、第谷 哥白尼、亚里士多德
2.经典力学在哪些领域取得了巨大成就？
经典力学在宏观、低速、弱引力的广阔领域； 包括天体力学的研究中经受住了实践的检验， 取得了巨大的成功 体会经典力学的巨大成就： 从自然现象到人工建筑，经典力学在如此 广阔的领域内与实际相符。。。。
从天体运动、大气流动到地壳的变动‥‥‥都服从经典力学规律
20世纪20年代普朗克建立的 量子力学能很好地描述微观粒 子的运动规律
4、相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?
相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认
识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意
⑴ 、经典力学模块分类：
静力学（描述静止物体） 运动学（描述物体运动）
动力学（描述物体受力作 用下的运动） 经典力学
（牛顿力学）
⑵ 、牛顿主要贡献 牛顿三大定律 牛顿
万有引力定律
牛顿：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。 经 典 力 学 金 字 塔 的 建 立
牛顿
笛卡尔、胡克、 哈雷等
19世纪末，在迎接新世纪到来的时候，著名英 国物理学家威廉•汤姆生踌躇满志地宣告：“科学的 大厦已经基本建成，后辈物理学家只要做一些零碎 的修补工作就行了，在物理学睛朗天空的远处，还 有两朵小小的、令人不安的乌云！”
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．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?
3.经典力学和狭义相对论对位移和时间在不同参考系 中的测量有何不同的看法？
经典力学中位移和时间的测量在不同的参考系 中是相同的，
狭义相对论认为，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。 当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时,你感觉只坐 了一分钟,当你坐在火炉旁一分钟,就好象坐了一小时, 这就是相对论—---爱因斯坦。

高中物理必修二人教版6.6经典力学的局限性 课件(共19张PPT)

高中物理必修二人教版6.6经典力学的局限性 课件(共19张PPT)

高速运动时，质量的测量是与运动状态密切相关的．
□从低速到高速
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．
二、从宏①宏观世界粒子的运动特点： 粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律， 应用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。
□从低速到高速
2．速度对质量的影响
①经典力学中，物体的质量不随速度而变．根据牛顿第二定律 知，物体在力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狭义相对论指出，物体质量随速度的增大而增大.
m
m0 v 1 c
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
布置作业
1、教材 “问题与练习”第2、3题
2、完成[课时学案]中交流讨论的内容
□从弱引力到强引力
探究三 弱引力与强引力的区别
爱因斯坦根据广义相对论计算出水 星近日点的旋进还应有43 ″的附加值； 同时还预言了光线在经过大质量的 星体附近时，如经过太阳附近时会发生 偏转现象．并且都被观测证实．
三、从弱引力到强引力
探究三 弱引力与强引力的区别 天体的引力半径
假定一个球形天体的质量不变，通过压缩减小它的半径，天体 表面上的引力将会增加，半径减少到原来的二分之一，引力增加到 原来的4倍。这就是平常说的“反平方”规律。爱因斯坦引力理论表 明，这个力实际上增加的更快些。天体半径越小，这种差别越大。 当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径接近的值——“引力半径”． 在太阳或行星的引力场中，由爱因斯坦和牛顿的理论计算出的 力的差异并不很大．但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差 异将急剧增大．即在强引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再 适用．

新人教版高中物理必修二课件：6.6 经典力学的局限性(共20张PPT)

新人教版高中物理必修二课件：6.6 经典力学的局限性(共20张PPT)
t 的）。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的） t 0 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
2 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
v 稍微快一点。 1 c 时钟变慢1.swf
相对长度
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
相对论好象是：“光彩夺目的火箭， 它瞬在间黑一暗别的路夜漫空漫，，突但然觉划未出过一光道速道关十。 分钟强尺烈合的须光静辉里，用照，亮云了山广偏阔向的动未中知看领。 域时。空”相对非虚语—，—质德能布并罗增意岂等闲。
高中新课标物理必修2
第六章 万有引力与航天
经 典 力 学 的 局 限 性
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。
古希腊的灿烂文化在漫长的黑暗中世纪中埋 没风尘，黯然失色。15世纪，文艺复兴的大 旗飘扬在欧洲大陆上，自然科学获得新的生 命，蓬勃成长。科学巨匠N.哥白尼、第谷、J. 开普勒、伽利略以及R.笛卡儿等先后驰名于 欧洲。一场科学革命冲破了中世纪封建势力 和经院哲学的层层罗网，不断取得胜利。
权将电波传信息，只缘相见难上难。

新人教版物理必修二6.6 经典力学的局限性 课件 (共31张PPT)

新人教版物理必修二6.6 经典力学的局限性 课件 (共31张PPT)

二、相对论时空观:
长度、时间和质量都是随物体 的运动速度而变化的（都与参 考系的运动有关）。
长度、时间和质量随速度的变 化关系可以用下列方程表达式：
相对时间（钟慢效应）
t
t0
1
v c
2
v都是物体的运动速度，c是真空中的光 速，t和t0分别为在相对静止和运动的系 统中测得的时间
相对长度（尺缩效应）
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
第六节 经典力学局限性
课后认真阅读课本
在相对论物理学的教科书中，通 常描写着一个使人难以能理解的故事， 一对年轻的孪生兄弟，哥哥乘坐一艘接 近光速运动的宇宙飞船，从地球出发， 在太空遨游一圈之后返回地球，使人瞠 目结舌的事发生了，他的弟弟早已是两 鬓斑白，满脸皱纹的古稀老人，而他自 己却还是一个十七八岁的英俊少年。
3、经典力学和相对论量子力学的关系 如何？
历史上的科学成就不会被新的科学成
就所否定，而是作为某些条件下的局部情 形，被包括在新的科学成就之中．如：当 物体的速度远小于光速c(3X108m／s)时， 相对论与经典理论的结论没有区别；当另 一个重要常数即“普朗克常 数”h(6．63X10-34J·s)可以忽略不计 时．量子力学和经典力学的结论没有区 别．相对论和量子力学都没有否定过去的
B．火车上的人测得，闪光先到达后壁
C．火车上的人测得，闪光同时到达车厢
的前壁 和后壁
D．条件不足，无法确定
检测题
有三个完全相同的时钟，时钟A放在地面上，
时钟B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和 vC朝同一方向飞行，vB＜vC． 对于地面上的
观察者来说，则以下说法中正确的是 ( C )

新人教版高一物理必修二6.6经典力学的局限性 (共20张PPT)

新人教版高一物理必修二6.6经典力学的局限性 (共20张PPT)
遵循的规律 D．狭义相对论对低速运动物体不适用
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021 7:31:54 AM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/182021/3/182021/3/18Mar-2118-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/182021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
在太阳或行星的引力场中，由爱因斯坦和牛顿的理 论计算出的力的差异并不很大．但当天体的实际半 径接近引力半径时，这种差异将急剧增大．即在强 引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用．
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； 只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况。 高速运动（速度接近真空中的光速），需应用爱因斯坦 的狭义相对论。 当物体的运动速度远小于真空中的光速时，相对论物理 学与经典物理学的结论没有区别。 对于微观世界，需要应用量子力学。 当普朗克常数可以忽略不计时，量子力学和经典力学的 结论没有区别。
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
从
低 2．速度对质量的影响

新人教版高中物理必修二 课件6.6 ： 经典力学的局限性(共21张PPT)

新人教版高中物理必修二 课件6.6 ： 经典力学的局限性(共21张PPT)

“我相信，我们的后人将怀着一种理所当然的优越 感读上面这几行文字吧。”
爱因斯坦的这封给后人的信是用特制的墨水和纸 写成的。与其它的文件一起装进一个特制的钢体里， 埋入纽约当时准备动工兴建的国际博览会建筑地基 下面１５米的花岗岩洞内，地面立有一碑柱，要人 们在５０００年后，即公元６９３８年取出钢体内 的东西。
１９３８年８月１０日，爱因斯坦写了《致后人书》—
— “我们的时代富于创造思想。我们的发现本应该可以
大大地使我们的生活轻松愉快。我们利用电能横渡大洋。 我们使用电能来减轻人类的繁重的体力劳动。我们学会 了飞行。我们利用电波很容易地把消息发到全球各地 去。”
“但是，虽然有着这一切，我们的商品的生产和分配 是完全无组织的，人们必须生活在忧虑中，担心被人从 经济生活中抛出，失去一切。除此之外，生活在不同国 家中的人们每隔一个长短不等的时间就要进行互相杀戮， 因此，每一个想到未来的人必然都生活在经常的忧虑 中。”
一、经典力学模块分类：
静力学（描述静止物体） 运动学（描述物体运动） 动力学（描述物体受力作
用下的运动）
经典力学
（牛顿力学）
二、牛顿主要贡献 牛顿
牛顿三大定律 万有引力定律
牛顿所说：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。”
经
牛顿
典
力 学
笛卡尔、胡 克、哈雷等
金
字
开普勒
塔
的
建
伽利略、第谷
立
哥有引力
定律更确立了牛顿的地位，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，经受实 践检验。
三、经典力学的困境： 低速世界(经典力学) 高速世界（相对论）
在宏观低速的世界：一切都理所当然？

物理：6.6《 经典力学的局限性》课件( 新人教版必修2)

物理：6.6《 经典力学的局限性》课件( 新人教版必修2)

(1)高速的概念 高速的概念 所谓高速，就是指运动速度接近于真空中的光速． 所谓高速，就是指运动速度接近于真空中的光速． (2)在经典力学中，物体的质量m是不随运动状态改 在经典力学中，物体的质量 是不随运动状态改 在经典力学中 变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的 变的，而狭义相对论指出， 增大而增大． 增大而增大．即m＝式m＝ 对于公式 ＝
m0
下列说法中正确的是( ，下列说法中正确的是 v2 1－ 2 － c
)
A．式中的m0是物体以速度 运动时的质量 ．式中的 是物体以速度v运动时的质量 B．当物体的运动速度v>0时，物体的质量为 ．当物体的运动速度 时 物体的质量为m>m0，即 物体质量改变了，故经典力学不适用， 物体质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的
* 了解经典力学的适用范围 * 了解相对论和量子力学理论 认识到知识的变化性与无穷性，培养献 认识到知识的变化性与无穷性， * 身于科学的时代精神
经典力学在人类活动的“正常” 经典力学在人类活动的“正常”范围内是非常准确 的．所谓“正常”范围是指：其中遇到的速度远小于光速， 所谓“正常”范围是指：其中遇到的速度远小于光速， 尺寸远大于分子但又不比银河系大很多倍， 尺寸远大于分子但又不比银河系大很多倍，引力也不比地 球引力大很多倍．在这个范围之外， 球引力大很多倍．在这个范围之外，牛顿物理学的结论就 与观测结果不一致了．(如下图所示 与观测结果不一致了． 如下图所示) 如下图所示
3． 在太阳或者行星的引力场中 ， 由爱因斯坦或牛顿 ． 在太阳或者行星的引力场中， 的理论得出的引力________很大的差别．但是宇宙中有一 很大的差别． 的理论得出的引力 很大的差别 些天体，例如________、________的密度很大， 这些天体 的密度很大， 些天体 ， 例如 、 的密度很大 表面的引力比我们常见的引力________，牛顿的引力理论 ， 表面的引力比我们常见的引力 已经________了． 已经 了

新人教版高一必修2物理6.6 经典力学的局限性 (共23张PPT)

新人教版高一必修2物理6.6 经典力学的局限性 (共23张PPT)
（2）对于微观世界：需要用量子力学。当普朗克常数可以忽 略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别。
四、从弱引力到强引力
1、按牛顿的万有引力定律推算，行星 的运动轨道应该是一些椭圆或圆，而实 际的天文观测，行星的运行轨道并不是 严格闭合的，它们的近日点在不断地旋 进。
牛顿的万有引力定律不能完全解释。
一、高速物体-------------- 要用相对论力学处理； 二、微观世界物体---------------要用量子力学解决； 三、强引力 --------要用广义相对论力学处理。
一、经典力学的广泛应用。 二、经典力学与狭义相对论
1、 物体的质量随物体的运行速度而变化 2、 物体运动的位移与时间与参考系的选择有关 3、 当物体的速度远小于光速C（3×108 ）时两者结论是一致的。 三、经典力学与量子力学 微观粒子运动的波动性不能用经典力学来解释， 但量子力学能正确地描述微观粒子的运动规律。 四、经典力学与广义相对论 牛顿引力理论在强引力作用下不适用，只能用 广义相对论的引力场理论来解释强引力作用。 五、经典力学的适用范围 宏观、低速、弱力情况下适用 。
结论3：
对于强引力情况，需要用爱因斯坦引力理论。当天体的实 际半径远大于它们的引力半径时，爱因斯坦引力理论和 牛顿引力理论计算出的力的差异并不很大。
理解：根据牛顿的理论，当天体被压缩成半径几乎为0的一 个点时，引力趋于无穷大；而爱因斯坦的理论则认为，引力 趋于无穷大发生在半径接近一个“引力半径”的时候，这个引 力半径的值由天体的质量决定。当天体的实际半径接近引力 半径时，由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异急剧 增大，在强引力情况下牛顿引力理论不再适用。
质量 与运动无关，不变的 随速度增加而增大
例如：(1)v＝0．8c时，物体的质量约增大到静止 质量的1．7倍，这时经典力学就不再适用了．

新人教版中学物理必修二：6.6经典力学的局限性(共18张PPT)

新人教版中学物理必修二：6.6经典力学的局限性(共18张PPT)

讨论与交流
1、实际的天文观测，行星 的运行轨道并不是严格闭 合的，它们的近日点在不 断地旋进．经典力学的解 释令人满意吗?用什么理论 来圆满地进行了解释?
按牛顿的万有引力定律推算，行星的运动应该是一些椭圆或圆， 行星沿着这些椭圆或圆做周期性运动，与实际观测结果不符．经典 力学也能作出一些解释，但是，水星旋进的实际观测值比经典力学 的预言值多．经典力学的解释不能令人满意．
适用呢?有怎样的局限性呢?
一、从低速到高速
例如：在一个无限大的光滑水平
面上，有一质量为m的物体，在一个水
平恒力F的作用下，从静止开始运动。
根据牛顿第二定律可知物体将以加速
m
F
度a=F/m做匀加速直线运动。
由运动学公式可知：物体的速度v=at
推理：随着时间的推移，物体的速度不断增大，最终可使物体获得 任意速度。但事实并非如此。常识告诉我们，物体运动速度是有极 限的，现在已知的最大速度是光速，且现在也无法使物体运动超越 这个速度，这是经典力学无法解答的。这是什么原因造成的呢？是 否经典力学的错误？
讨论与交流
相对论和量子力学是哪一种更广泛的理 论的特殊情形呢？我们现在还不知道……”
总结
以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?
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：经典力学只适用于解决 弱引力问题，不能用来处理强引力问题．
例如：(1)v＝0．8c时，物体的质量约增大到静止质量的 1．7倍，这时经典力学就不再适用了．
(2)如地球以v＝30km／s的速度绕太阳公转时，它的 质量增大十分微小，可以忽略不计，经典力学完全适用。
•11、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。 •12、首先是教师品格的陶冶，行为的教育，然后才是专门知识和技能的训练。 •13、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。2021/11/52021/11/5November 5, 2021 •14、孩子在快乐的时候，他学习任何东西都比较容易。 •15、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •16、一个人所受的教育超过了自己的智力，这样的人才有学问。 •17、好奇是儿童的原始本性，感知会使儿童心灵升华，为其为了探究事物藏下本源。2021年11月2021/11/52021/11/52021/11/511/5/2021 •18、人自身有一种力量，用许多方式按照本人意愿控制和影响这种力量，一旦他这样做，就会影响到对他的教育和对他发生作用的环境。 2021/11/52021/11/5

6.6经典力学的局限性-高一下学期人教版物理必修2课件32张PPT

6.6经典力学的局限性-高一下学期人教版物理必修2课件32张PPT

经典力学的发展过程
经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律 更是树立了人们对牛顿物理学的尊敬。
物理学家杨振宁曾赞颂到：
“如果一定要举出某个人、
某一天作为近代科学诞生
的标志，我选牛顿《自然
哲学的数学原理》在1687
年出版的那一天。”
牛顿的《自然哲学的数学原
理》被评价为科学史上最伟
大的著作
物理学发展到19世纪末期，可以说已经达到了相当完美， 成熟的程度。物理学的辉煌成就，使得不少物理学家踌 躇满志、沉溺于欢快陶醉之中，于是产生了这样一种看 法：物理学的大厦已经落成，今后物理学家用不着再干 什么了，只需要把各种数据测得精确些就行了。
6.6 经典力学的局限性
学习目标
序号
知识目标
1 经典力学的发展历程和伟大成就
学法建议 阅读课本
课标 要求 了解
2 经典力学的适用范围和局限性。
阅读课本 知道
3 相对论、量子力学和经典力学的 关系
阅读课本 了解
知识回顾
1、第一宇宙速度的推导 V1=7.9km/s 最小发射速度 最大运行速度
2、卫星运行规律( 高轨低速长周期 )
然而，此刻在物理学的万里晴空中却飘来了两朵乌云， 物理学上出现了一系列新的发现。这些无法用经典物理 学解释的新发现，使经典物理学陷入了危机。第一朵与 迈克尔逊实验有关，第二朵与黑体辐射有关。正是这两 朵乌云的飘动，引来了20世纪物理学革命的暴风骤雨， 使整个自然科学进入了一个崭新的阶段。这“两朵乌云” 成为20世纪伟大物理学革命的导火线。
3、同步卫星(六定) 轨道面（赤道面）、r、an 、v、w、T一定
牛顿在前人研究的基础上, 取得了非凡的成就.运动 三定律和万有引力定律成 功地描述了天上行星、卫 星、彗星的运动，又完满 地解释了地上潮汐和其他 物体的运动。此后人们认 为自然界的一切已知运动 都可以通过牛顿(经典)力 学定律来解释.因此牛顿 (经典)力学被看作是科学 解释的最高权威和最后标 准。
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(3)这种认识不对．按照狭义相对论，光速c是所有物体的最 大速度，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.
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速度对质量的影响
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．
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
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[解析] (1)狭义相对论的高速是可以与光速相比较的速 度，6 000 m/s的速度虽不小，但它远远小于光速，不属于相对 论中的高速．
(2)在经典力学中，一个物体的质量在任何时候都不变，但 在相对论中，物体的质量随着速度的增加而变大．
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2．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，量子力学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：只适用于________ 运动，不适用于________运动；只适用于________世界，不适 用于微观世界．
第六章 万有引力与航天
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6 经典力学的局限性
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[课标定位] 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．
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4
[自主梳理] 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 ________________在宏观、低速、________的广阔领域，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接近________运动时所遵从的规 律．
(3)根据爱因斯坦的广义相对论，光线经过大质量的星体附 近时，会发生弯曲现象．
(4)描述微观粒子运动规律的是量子力学．
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2．问题思考：
(1)牛顿第二定律属于经典力学理论，它在高速世界还适用
吗？
(2)相对论、量子力学否定了经典力学吗？
(3)按照狭义相对论，物体的质量m＝
m0 1－vc22
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3．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． 牛顿的万有引力定律认为：物体的半径减小到原来的二分 之一，引力增到原来的四倍，即符合“________”规律．爱因斯 坦引力理论表明：物体间的距离减小时，它们间的引力比 “________”规律增加得更快，半径越小，这种差别就越大．
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5
(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________的增大而增大，即m＝ ____________，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________无关，相对 论认为，同一过程的位移和时间的测量，在不同的________中 不同．
，若物体达
到光速，质量将增大到无穷大，这种认识对吗？
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[答案] (1)在高速世界中，物体的质量随着速度的增加而 变大，物体的加速度不一定与它所受的外力成正比，牛顿第二 定律不再适用．
(2)经典力学在宏观、低速领域取得了巨大成就，经受了实 践检验，只是在某些特定的领域不再适用．相对论、量子力学 并没有否定经典力学，当物体运动速度远小于光速时，经典力 学与相对论没有区别；当“普朗克常数”可忽略不计时，经典 力学与量子力学没有区别．
2．在本例中，由于质量改变很小，可以忽略质量的改变， 经典力学理论仍然适用，而宏观物体的运动速度一般都很小(相 比于光速)，所以经典力学解决宏观物体的动力学问题是适用 的．
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1．对于公式m＝
m1－0 vc22，下列说法中正确的是(
)
A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量 B．当物体的运动速度v>0时，物体的质量为m>m0，即物 体质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的
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[解析] 根据爱因斯坦的狭义相对论m＝ 的质量增大了．
m0 1－vc22
得运动后
m＝
m1－0 vc22＝
1－m36220××110086××22＝1.000 2m0.
所以改变的百分比为m－m0m0×100%＝0.02%.
[答案] 增大了 0.02%
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1．物体的质量是它的固有属性，是相对不变的．这一结论 成立的前提是物体做低速运动，在高速运动中物体的质量要随 物体运动速度的增大而增大．
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[答案] 1.(1)万有引力定律 弱引力 天体力学 (2)光的速度 (3)不随运动状态改变 运动速度
(4)参考系 参考系 2．低速 高速 宏观 3．平方反比 平方反比
m0 1－vc22
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[自查自测] 1．判断正误： (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)对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增加而变 大．( ) (3)光线经过任何物体附近时都是沿直线传播的．( ) (4)描述微观粒子运动规律的是相对论．( )
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．
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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．
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[例1] 一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度 为v＝6×106 m/s.问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分 之几？
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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＝
m0 1－vc22Fra bibliotek，其中m0为物体静止时的质量，m是物