2018-2019学年人教物理必修2（课件+教师用书+习题）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(教师独具) 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. [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、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 二、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”(6.63×10－34 J·s)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别． [基础自测] 1．思考判断 (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．(×) (4)经典力学一般不适用于微观粒子．(√) (5)量子力学不能描述微观粒子的运动规律．(×) (6)万有引力定律适用于中子星表面引力的计算．(×) 2．下列物体的运动不能用经典力学描述的是(　　) A．飞机的飞行 B．人造卫星的运行 C．小汽车的行驶 D．光子的运动 D　[经典力学适用于低速宏观的物体，A、B、C不符合题意，选项D符合题意．] 3．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是(　　) A．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理 B．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论力学来解决 C．经典力学适用于宏观低速运动的物体 D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体 C　[经典力学是有局限性，经典力学适用于宏观低速运动的物体，但对于一般力学问题仍能用经典力学来解决，所以即使在火车提速后，有关速度问题仍能用经典力学来处理，故A、B错误，C正确；经典力学不仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体，也适用一般尺寸的宏观物体，故D错误．故选C．] [合 作 探 究·攻 重 难] 物体速度对质量的影响 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． 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． 　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． [针对训练] 1．(多选)对于公式m＝，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m＞m0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用 C．当物体以较小速度运动时，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的速度运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用