1、第6节经典力学的局限性学习目标：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一、从低速到高速课本导读预习教材第4849页“从低速到高速”部分，请同学们关注以下问题：1质量与速度有何关联？当高速运动时物体的质量怎么变化呢？2位移和时间的测量与参考系有关吗？知识识记二、从宏观到微观课本导读预习教材第50页“从宏观到微观”部分，请同学们关注以下问题：1电子、质子、中子等微观粒子同时具有哪种属性？2经典力学的适用范围是怎样的？知识识记1电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，
2、同时还具有波动性，它们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：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、从弱引力到强引力课本导读预习教材第5051页“从弱引力到强引力”部分，请同学们关注以下问题：1在强引力的情况下，牛顿的引力理论还适用吗？2相对论物理学与经典物理学有何联系吗？知识识记11915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(3108 m/s)时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别当另一个重要常
3、数即“普朗克常量”(6.631034 Js)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别1洲际导弹的速度有时可达到6000 m/s，这一速度属于相对论中的高速()答案2质量是物体的固有属性，任何时候都不会变()答案3对于高速物体，它的质量随着速度的增加而变大()答案4经典力学不适用于高速运动的物体，但适用于微观世界()答案5对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的()答案要点一从低速到高速引起的变化概念辨析型合作探究质量是物体的固有属性，表示了物体所含物质的多少，现实生活当中，一个物体的质量不随它的空间位置、运动速度而发生改变请思考以下问题：(1)某确定物体的质量是一
4、成不变的吗？(2)狭义相对论中，物体的质量与速度是什么关系？提示：在低速情况下，物体的质量是不变的，而当物体的速度在接近光速的情况下，物体的质量随速度增大而增大知识精要1低速与高速的概念通常所见物体的运动皆为低速运动，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速度对质量的影响在经典力学中，物体的质量是不变的，但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低速运动问
5、题，一般用经典力学规律来处理对高速运动问题，经典力学已不再适用，需要用相对论知识来处理易错警示易错点不理解速度对质量的影响而致错在粒子对撞机中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍此时质量m与原质量m0的关系为()Amm0 Bm0.5m0Cm1.155m0 D无法判断错解AB错因分析在经典力学中，物体的质量m0不随其运动状态的改变而改变，因此，受思维定式的影响而误选A，或直接凭感觉而错选B.正确解答由于电子的速度接近光速，所以质量变化明显，根据爱因斯坦狭义相对论中运动质量与静止质量的关系m，得m1.155m0.答案C题组训练1(速度对质量的影响)(多选)关于公式m，下列说法正确的是(
6、)A公式中的m0是物体以速度v运动时的质量B当物体的运动速度v0时，物体的质量mm0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用了C当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学仍然适用，当物体以接近光速运动时，质量变化明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D通常由于物体的运动速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，故不必考虑质量的变化解析公式中的m0是物体静止时的质量，选项A错误物体低速运动时，用经典力学处理；物体以接近光速高速运动时，需要用相对论知识来处理，选项B错误，选项C、D正确答案CD2(高速下的质量计算)一个原来静止的电子，经高压加速后速度为v6106 m/s.则电子的质量
7、增大了还是减小了？改变了百分之几？(光速c3108 m/s)解析根据爱因斯坦的狭义相对论m得，运动后电子的质量增大了，且m1.0002m0所以质量改变的百分比为100%0.02%答案增大了0.02%要点二经典力学、相对论和量子理论的比较概念辨析型合作探究如图甲，质子束被加速到接近光速；如图乙，中子星是质量、密度非常大的星体请思考：(1)经典力学是否适用于质子束的运动规律？如何研究质子束的运动规律？(2)经典力学是否适用于中子星的引力规律？如何研究中子星的引力规律？提示：(1)经典力学不适用微观粒子的研究而量子理论较好地适用于微观世界(2)经典力学对强引力的中子星情况并不适用，而相对论对强引力的
8、中子星情况下的研究很适用知识精要1区别狭义相对论经典力学适用于低速运动的物体；狭义相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律量子力学经典力学适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律广义相对论经典力学在弱引力的情况下与实验结果符合得很好；爱因斯坦的广义相对论能够解释强引力情况下的作用规律2.联系(1)当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别(2)当另一个重要常数即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别题组训练1(经典力学、相对论和量子力学的理解)下列说法正确的是()A在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物
9、体的质量也不随运动状态而改变B狭义相对论和经典力学是完全不同相互矛盾的两个理论C物体高速运动时，物体的运动服从狭义相对论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿运动定律D以上说法都是错误的解析在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物体的质量随物体运动速度的增大而增大，选项A错误；狭义相对论没有否定经典力学，经典力学是狭义相对论在一定条件下的特殊情形，选项B错误；经典力学适用于低速运动的物体，狭义相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律，选项C正确答案C2(经典力学与相对论的比较)(多选)关于经典力学和狭义相对论，下列说法中正确的是()A经典力学只适用于低速运动，不适用于高速
10、运动B狭义相对论只适用于高速运动，不适用于低速运动C经典力学既适用于低速运动，也适用于高速运动D狭义相对论既适用于高速运动，也适用于低速运动解析经典力学的适用范围是低速运动、宏观物体，不适用于高速运动、微观物体，A对，C错；狭义相对论既适用于高速运动，也适用于低速运动，既适用于宏观物体，也适用于微观物体，B错，D对答案AD课堂归纳小结知识体系本节小结120世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论2在经典力学中，物体的质量是固定不变的；狭义相对论中指出质量随速度的变化而变化，其关系式为m.3经典力学能精确地描述宏观物体的运动规律；量子力学能正确描述微观粒子的运动规律4经典力学不能解释水星旋进的情况，说明强引力情形下，经典力学不再适用5量子力学和相对论都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形.