2019-2020学年高中物理 第五章 经典力学的成就与局限性课件 教科版必修2

第五章经典力学的成就与局限性第1节经典力学的成就与局限性第五章经典力学的成就与局限性1．理解经典力学的正确性和局限性．(重点＋难点)2．认识经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用．3．了解经典力学的适用范围．一、经典力学的成就1．经典力学的基础是______________和______________．2．经典力学能说明______和______的轨道、____________________、彗星运动、落体运动、海洋的潮汐、汽车的运动、足球的运动以及__________中日常看到的种种运动．3．经典力学的思想方法影响到了化学和生物学等自然科学领域，也影响到了艺术、政治、哲学等社会科学领域．牛顿运动定律万有引力定律行星卫星开普勒行星运动定律宏观世界二、经典力学的局限性1．经典力学的绝对时空观(1)内容：______、______与物质及其______完全无关，______与______也完全无关．(2)局限性：割裂了时间、空间、物质及其运动之间的联系，不能解释__________领域的许多客观现象．时间空间运动时间空间高速运动2．经典力学的运动观(1)成就：牛顿所总结的运动定律，确立了严格的、用数值表示的__________的因果关系．只要能知道初始条件，就可以准确地确定体系以往和未来的运动状态．(2)局限性：不能解释__________的现象．三、经典力学的适用范围1．适用范围：适用于______(10－10m)、______(v≪c)、__________(例如地球附近)中的运动物体．2．超出了以上范围，经典力学失效，要由________、________等来取代．机械运动微观世界宏观低速弱引力场相对论量子论牛顿第二定律对于高速运动的物体(运动速度接近光速)适用吗？为什么？提示：不适用．因为牛顿第二定律属于经典力学范畴，它只适用于宏观、低速的运动物体．对速度和微观粒子的认识1．速度(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)速度对物理规律的影响：对低速运动问题，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．2．微观粒子的运动特点(1)微观粒子既有粒子性，又有波动性．就单个粒子而言，运动没有确定的运动轨迹．(2)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，而且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学来描述．(3)20世纪20年代，建立了量子力学，用量子力学理论就可以解决微观粒子的运动问题．理解经典力学的适用范围从以下几个方面：(1)宏观：经典力学中，物质的粒子性和波动性是对立的，而微观粒子既具有粒子性又具有波动性，只能用量子力学来说明．(2)低速：经典力学中认为运动物体的质量不变，处于绝对时空中，而对接近光速的高速运动物体，物质的质量和时空都是变化的，因此，对于高速运动物体要用相对论理论解决．(3)弱引力场：在强引力场中，由相对论和经典力学计算出的物体运动结果差异很大，相对论结果才是正确的．下列说法中正确的是()A．经典力学能够说明微观粒子的规律性B．经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的问题C．相对论与量子力学的出现，表示经典力学已失去意义D．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用[解析]经典力学适用于低速宏观问题，不能说明微观粒子的规律性，不适用于宏观物体的高速运动问题．A、D错误，B正确．相对论与量子力学的出现，并不否定经典力学，只是说经典力学有其适用范围，C错误．[答案]B人们认识发现自然规律都要经过一个曲折的过程，新的理论的出现并不一定是对已知理论的全盘否定，如经典力学是相对论力学在低速宏观情况下的近似．【通关练习】1．下列说法正确的是()①爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律②爱因斯坦的狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律③牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律④牛顿力学的运动定律研究的是物体在高速运动时所遵循的规律A．①③B．②④C．①④D．②③解析：选D．牛顿力学运动规律为经典力学，它研究的是低速宏观物体运动．狭义相对论适用于高速的微观物体的运动．2．(多选)以下说法正确的是()A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子的运动均适用B．经典力学理论的成立具有一定的局限性C．在经典力学中，物体质量不随运动状态而改变D．相对论与量子力学否定了经典力学解析：选BC．经典力学的成立是有条件的：适用于宏观、低速的物理过程，也就是说它的成立具有一定的局限性；经典力学中认为物体的质量不仅恒定不变，并且与物体的速度和能量无关，相对论研究则表明：物体的质量将随着运动速率的增加而增大，但是相对论与量子力学并未否定经典力学理论．综上所述，应选B、C．对经典力学的认识牛顿力学及牛顿的工作方法成为近代自然科学的经典，它实现了人类认识自然界的第一次综合．你知道牛顿伟大贡献的精髓在哪里吗？如何理解经典力学的局限性？试举出一些经典力学在科技方面的应用实例．[思路点拨]自从17世纪以来，以牛顿运动定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用．[解析]经典力学的建立首次告诉人们，一个以现象观察和实验研究为基础的自然科学理论体系，其思想观点应该是明确透彻的，其结构体系应是严密完备的，其数学表达应是严格、定量、可以操作的；这种理论不仅能够在一定范围内揭示事物的本质和规律，做出定量的解释、推断和预言，而且理论本身的是非真伪、成立条件、适用范围等也都可以定量地检验和界定，这是一切自然科学理论应有的基本特征，牛顿伟大贡献的精髓正在于此．牛顿认为时间和空间是绝对的，他在这样的时间和空间中描述的机械运动在低速情况下是足够精确的．然而，牛顿把时间、空间割裂开来，认为它们与物质运动无关的观点，在微观和高速领域中就不适用了．所以像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽一切真理，它有自己的局限性，它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”，火车、航天飞机等都服从经典力学规律．[答案]见解析人类对客观世界的认识要受到所处时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律．