2017-2018学年高中物理（人教版,必修二）同步课件+学业分层测评+教师用书 第6章 6 经典力学的局限性 （3份打包）

6.经典力学的局限性 学 习 目 标 知 识 脉 络 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. 　　　　　　　　　　　从 低 速 到 高 速 速度远小于光速 接近光速运动 物理理论 经典力学 相对论 质量与速度的关系 物体的质量是不随运动状态改变的 物体的质量随着物体运动速度的增大而增大．m＝m0/ 位移、时间与参考系的关系 位移的测量、时间的测量都与参考系无关 同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的 1．在经典力学中，位移的测量与参考系的运动情况无关．(√) 2．在相对论力学中，运动的时钟和静止的时钟快慢相同．(×) 3．在相对论力学中，高速运动的物体质量要变小．(×) 　洲际导弹的飞行速度可达6 000 m/s，此速度在狭义相对论中属于高速还是低速？ 【提示】　属于低速，狭义相对论的高速是可以与光速相比拟的速度，6 000 m/s 的速度远远小于光速，属于相对论中的低速． 地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s；设在美国伊利诺伊州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999 999 999 987 倍光速的速度．请思考： 图6­6­1 探讨1：地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度呢？ 【提示】　地球公转的速度在狭义相对论中属于低速，被加速器加速后的电子速度属于高速． 探讨2：加速后电子的质量比电子的静止质量增大了还是减小了？ 【提示】　增大了． 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＝，其中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．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，需要用狭义相对论知识来处理． 1．(多选)经典力学规律适用于下列运动的是(　　) 【导学号：50152083】 A．子弹的飞行 B．飞船绕地球的运行 C．列车的运行 D．粒子接近光速的运动 【解析】　经典力学的适用范围是宏观、低速情形，子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运动，经典力学能适用，故A、B、C正确；对于微观的情形经典力学不适用，故D错误．故选：ABC. 【答案】　ABC 2．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．运动中的物体无法称量质量 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 【解析】　根据狭义相对论质速关系m＝可知，在宏观物体的运动中，v≪c，所以m变化不大．而不是因为物体的质量太大或无法测量，也不是因为质量不随速度的变化而变化，正确选项为B. 【答案】　B 3．把电子从v1＝0.9c加速到v2＝0.97c时电子的质量增加多少？(已知电子静止质量m0＝9.1×10－31 kg) 【解析】　电子速度为v1时电子质量为 m1＝＝ 电子速度为v2时电子质量为 m2＝＝ 电子质量增量为Δm＝m2－m1＝1.66×10－30 kg. 【答案】　1.66×10－30 kg 物体的质量与速度的关系 从爱因斯坦的相对论可知：物体的速度越大，它的质量就越大．当物体的速度远小于光速时，其质量的变化可以忽略；当物体的速度接近光速时，质量变化将很明显，其质量变化不可忽略． 从 宏 观 到 微 观、从 弱 引 力 到 强 引 力 1．微观世界 电子、质子、中子等微观粒子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 经典力学适用于低速运动，不适用于高速运动，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，牛顿的引力理论不再适用． (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构没有区别．当另一个重要常数即“普朗克常量”(6