人教版高中物理必修二-6.6-经典力学的局限性(共37张PPT)

使人类实现了飞天梦想；“称出了”地球、太阳等天体的质量、发现未知天体；让人们知道彗星和小行星什么时候“按时回归”‥‥‥万有引力理论的辉煌成就——回顾与讨论6经典力学的局限性阅读本节教材开始部分1.经典力学就是牛顿运动定律吗？1.经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学是在牛顿运动定律和万有引力定律基础上发展起来的天体力学、材料力学、结构力学、流体力学等等力学的总称读读议议静力学（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）⑴、经典力学模块分类：办公室工作人员入党志愿书入党志愿书尊敬的党组织:我志愿加入国共产党,愿为共产主义事业奋斗终身!国共产党是国工人阶级的先锋队,同时是国人民和华民族的先锋队,是国特色社会主义事业的领导核心,代表国先进生产力的发展要求,代表国先进文化的前进方向,代表国最广大人民的根本利益。党的最高理想和最终目标是实现共产主义。我们党是以马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想作为自己的行动指南。马克思列宁主义揭示了人类社会历史发展的规律,它的基本原理是正确的,具有强大的生命力。国共产党人追求的共产主义最高理想,只有在社会主义社会充分发展和高度发达的基础上才能实现。社会主义制度的发展和完善是一个长期的历史过程。坚持马克思列宁主义的基本原理,走国人民自愿选择的适合国国情的道路,国的社会主义事业必将取得最终的胜利。以毛泽东同志为主要代表的国共产党人,把马克思列宁主义的基本原理同国革命的具体实践结合起来,创立了毛泽东思想。毛泽东思想是马克思列宁主义在国的运用和发展,是被实践证明了的关于国革命和建设的正确的理论原则和经验总结,是国共产党集体智慧的结晶。在毛泽东思想指引下,国共产党领导全牛顿万有引力定律牛顿三大定律⑵、牛顿主要贡献牛顿伽利略、第谷哥白尼、亚里士多德笛卡尔、胡克、哈雷等牛顿：“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开普勒经典力学在宏观、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。。。。2.经典力学在哪些领域取得了巨大成就？从天体运动、大气流动到地壳的变动‥‥‥都服从经典力学规律从拦河筑坝、修建桥梁到各种交通工具、各种机械建筑、卫星飞船…都服从经典力学规律阿波罗8号从月球返航途中，地面控制中心：是谁在驾驶？指令长：我想现在是牛顿在驾驶！自然和自然的法则在黑暗中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。18世纪英国诗人蒲柏，在牛顿的墓志铭上写道：例题1.下列说法中正确的是（）A、牛顿运动定律就是经典力学B、经典力学的基础是牛顿运动定律C、牛顿运动定律可以解决自然界中的所有问题D、经典力学可以解决自然界中的所有问题B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?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！”一、从低速到高速讨论1：在一个无限大的光滑水平面上，质量为m的物体，在水平恒力F作用下从静止开始运动。物体的速度会增大到任意速度吗？由经典力学中的运动学公式：物体的速度v=at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，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。Fm例如：让两小球从同一高度同时自由下落。符合牛顿运动定律不符合牛顿运动定律惯性系非惯性系讨论2：同一运动在不同的参考系中都遵守牛顿定律吗？20世纪初，著名物理学家爱因斯坦创立了狭义相对论。爱因斯坦在狭义相对论中阐述了物体以接近光速运动所遵循的规律，得出了一些不同于经典力学的观念和结论。阅读课本“从低速到高速”部分，讨论：1、经典力学中物体的质量和狭义相对论中物体的质量有何不同？2、狭义相对论中物体的质量与速度有怎样的关系？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？什么是低速，什么是高速？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、人造卫星及宇宙飞船等．与光速相接近的速度称为高速，有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近。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2.狭义相对论中物体的质量和速度有怎样的关系？021mmvc式中m0为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速1、经典力学中物体的质量和狭义相对论中物体的质量有何不同？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。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。不敢相信图中的横线是平行的，不过它就是平行的两个位于中心的圆哪个大？其实一样大的！高速世界（接近光速）随着物体运动速度的加快，时间会变慢。以接近光速运行的火箭的长度会比它静止时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。物体的质量随速度的增大而增大1905年，爱因斯坦提出，物体高速时（接近光速），物体所占空间（如长度），物理、化学过程，生命持续时间，都与运动状态有关，时间与空间都与运动相关联了------------狭义相对论二、从宏观到微观阅读课文并讨论：1、19世纪末20世纪初人们发现了哪些微观粒子？2、微观粒子有什么特性是经典力学无法描述的？3、什么理论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?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微观粒子不仅具有粒子性还具有波动性的特点经典力学无法解释相继发现了电子、质子、中子等微观粒子1、19世纪末20世纪初人们发现了哪些微观粒子？2、微观粒子有什么特性是经典力学无法描述的？3、什么理论能很好地描述微观粒子的运动规律？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。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?例题2.19世纪末20世纪初以来，物理学的研究从领域深入到了领域，相继发现了、、等微观粒子，微观粒子不仅具有性，而且具有性；它们的运动规律不能用来描述，但可以正确地描述。答案：宏观微观电子质子中子粒子性波动性经典力学量子力学三、从弱引力到强引力阅读课文并思考：1、经典力学描述的行星运动轨道跟实际观测的轨道有什么矛盾？2、归纳万有引力定律与爱因斯坦引力理论的主要差异；3、经典力学和相对论、量子力学的关系如何？1、经典力学描述的行星运动轨道与实际观测的行星轨道有什么矛盾？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，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断旋进．水星的公转轨道在不断旋进2、归纳万有引力定律与爱因斯坦引力理论的主要差异：1）牛顿的万有引力定律认为：物体的半径减小，其表面的万有引力与半径的二次方成反比例增大，对于半径接近于零的物体。其表面上的万有引力接近于无穷大。2）爱因斯坦引力理论认为：物体的半径减小时，其表面的万有引力比二次方成反比规律增大得多，半径越小，引力越强时这种差别越大！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(3×108m／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(6．63×10-34J·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科学。经典力学狭义相对论广义相对论量子力学三者互为补充，互不矛盾，互不否定共同支撑起物理学科的骨架。宏观低速高速微观世界强引力对于这样的科学发展过程，英国剧作家萧伯纳曾诙谐地说：“科学总是从正确走向错误．”这种调侃也不失为一种幽默的表述．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……”以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?总结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．【例题3】牛顿定律能适用于下列哪些情况？A.研究原子中电子的运动B.研究“天舟一号”货运飞船的高速发射C.研究地球绕太阳的运动D.研究飞机从深圳飞往北京的航线BCD【例题4】19世纪和20世纪之交，经典物理已达到了完整、成熟的阶段，但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”，人们发现了经典物理学也有无法解释的实验事实，“两朵乌云”是指：A、宏观问题B、高速问题C、微观问题D、低速问题BC检测题1.有关物体的质量与速度的关系的说法,正确的是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(B)2.有些情况下，经典力学的结论会与事实有很大的偏差，以至于不再适用。请说出哪些情况下经典力学显现了这样的局限性？答案：例如研究微观粒子的加速、碰撞及结构等问题时，经典力学就不适用了。作业布置•阅读教材“科学漫步时间和空间是什么”和“科学足迹牛顿的科学生涯”。•网上查阅相对论和量子力学的资料