高中物理必修二课件66经典力学的局限性6人教版.pptx

1、人教版必修人教版必修2第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天6.经典力学的局限性经典力学的局限性你感觉两个位于中心的圆哪个大你感觉两个位于中心的圆哪个大?趣趣味味思思考考你认为图中的横线是平行的还是倾斜的你认为图中的横线是平行的还是倾斜的？以上两种现象带给我们的启示是什么？以上两种现象带给我们的启示是什么？我们对事物规律的认识往往会受外部条件我们对事物规律的认识往往会受外部条件影响的，认知规律是具有局限性的，不是影响的，认知规律是具有局限性的，不是一成不变，科学知识也一样。一成不变，科学知识也一样。趣趣味味思思考考静力学静力学(描述物体运动描述物体运动)动力学动力学经典力学经典力学经典力学

2、(描述静止物体描述静止物体)运动学运动学(描述物体受力描述物体受力 作用下的运动作用下的运动)（牛顿力学（牛顿力学）经典力学：经典力学：是是以牛顿运动定律以牛顿运动定律为基础和核心的矢量力学，有时也为基础和核心的矢量力学，有时也泛指描述低速、宏观物体机械运动的经典力学体系泛指描述低速、宏观物体机械运动的经典力学体系在力学领域最具有影响力的是谁？他的主要贡献有哪些？对经典力学做出重要贡献的科学家1.牛顿建立了两个定律牛顿建立了两个定律:牛顿运动定律牛顿运动定律,万有引力定律。万有引力定律。2.发展了变量数学微积分。发展了变量数学微积分。经典力学的代表经典力学的代表第一第一次比次比较完较完整表整表

3、述了述了惯性惯性定律定律解决了解决了完全弹完全弹性碰撞性碰撞问题问题如果说我看得如果说我看得远，那是因为远，那是因为我站在巨人们我站在巨人们的肩上。的肩上。经典力学取得的巨大成就经典力学取得的巨大成就牛顿运动定律和万有引力定律在牛顿运动定律和万有引力定律在宏宏观、低速、弱引力领域和天体力学观、低速、弱引力领域和天体力学的研究中经受了时间的检验，取得的研究中经受了时间的检验，取得巨大成就。巨大成就。1.发展了天体力学发展了天体力学把天体的运动与地把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类认识史上物体的运动统一起来，是人类认识史上的第一次重大飞跃。上的第一次重大飞跃。2.探索探索科学的思维方法科

4、学的思维方法:重视实验、逻辑推理、数学归纳等重视实验、逻辑推理、数学归纳等对经典力学的评价：对经典力学的评价：著名美籍华人物理学家杨振宁曾赞颂到“如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿自然哲学的数学原理在1687年出版的那一天。”自学教材P48 并迅速浏览P51-52牛顿生涯后归纳牛顿的名言牛顿的名言我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为不时看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的

5、一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。真理的海洋，却全然没有发现。牛顿牛顿我们该如何评价牛顿？科学严谨的求知态度科学严谨的求知态度谦虚而博大精深的精神境界谦虚而博大精深的精神境界思考：思考：经典力学是否是完美的？经典力学是否是完美的？思考：思考：某个同学站在磅秤测得自己的质量（即静止某个同学站在磅秤测得自己的质量（即静止质量）为质量）为60kg，那么当他以大约，那么当他以大约9.2m/s速度速度百米赛跑时，他的质量是否变化随运动状态百米赛跑时，他的质量是否变化随运动状态（速度）的变化而改变？（速度）的变化而改变？

6、质量不随速度（运动状态）而改变质量不随速度（运动状态）而改变结论结论：质量不随速度而改变，是不是在任何质量不随速度而改变，是不是在任何时候都成立呢？时候都成立呢？请同学们自学请同学们自学p48-49内容后总结结论。内容后总结结论。疑惑疑惑：规律1：质量与速度的关系在经典力学中：在经典力学中：在狭义相对论中：在狭义相对论中：物体的质量不随物体的质量不随速度（运动状态速度（运动状态）而改变）而改变质量随物体速度质量随物体速度的增大而增大的增大而增大思考讨论思考讨论：这一结论是否说明经典力学与 狭义相对论是矛盾的呢？结论结论：在物体的速度VC时，经典力学与相对论结论一致，当V接近C，经典力学不适用。

7、经典力经典力学适用学适用于低速于低速一、从低一、从低速到高速速到高速021mmvc 在一辆以在一辆以v=0.8c的近光速列车中，物体的的近光速列车中，物体的质量大约是它静止时质量的多少倍？其中质量大约是它静止时质量的多少倍？其中c为光速。为光速。答案：m=1.7m0趣味趣味例析例析1：趣味研讨：趣味研讨：你认为下面事例是真的吗你认为下面事例是真的吗？2.甚至于飞船上的人可能会看到你先把苹果吃了，再甚至于飞船上的人可能会看到你先把苹果吃了，再看到苹果掉在了地上。看到苹果掉在了地上。1.你现在穿的是你现在穿的是25厘米的鞋，但在宇宙飞船上的人测厘米的鞋，但在宇宙飞船上的人测得你穿的鞋的长度可能就只

8、有得你穿的鞋的长度可能就只有20厘米了。厘米了。3.在相对论物理学的教科书中，通常描写着一个使人难以能理解的故事，一对年轻的孪生兄弟，哥哥乘坐一艘接近光速运动的宇宙飞船，从地球出发，在太空遨游一圈之后返回地球，使人瞠目结舌的事发生了，他的弟弟早已是两鬓斑白，满脸皱纹的古稀老人，而他自己却还是一个十七八岁的英俊少年。请同学们请同学们阅读阅读p49-p50科学科学漫步部分漫步部分规律规律2：两种时两种时空观空观时间和空间均独立于物体时间和空间均独立于物体和运动而存在和运动而存在 即：时间和空间与运动无关即：时间和空间与运动无关 在研究物体的高速运动时，在研究物体的高速运动时，物体的长度物体的长度即

9、物占有的空间以即物占有的空间以及物理过程、化学过程、甚至及物理过程、化学过程、甚至还有生命过程的还有生命过程的持续时间，都持续时间，都与他们的运动状态有关。与他们的运动状态有关。即：时间和空间与运动即：时间和空间与运动 有关有关经典时空观（牛顿时空观经典时空观（牛顿时空观）爱因斯坦时空观：爱因斯坦时空观：2.甚至于飞船上的人可能会看到你先把苹果吃了，再甚至于飞船上的人可能会看到你先把苹果吃了，再看到苹果掉在了地上。看到苹果掉在了地上。1.你现在穿的是你现在穿的是25厘米的鞋，但在宇宙飞船上的人测厘米的鞋，但在宇宙飞船上的人测得你穿的鞋的长度可能就只有得你穿的鞋的长度可能就只有20厘米了。厘米了

10、。3.在相对论物理学的教科书中，通常描写着一个使人难以能理解的故事，一对年轻的孪生兄弟，哥哥乘坐一艘接近光速运动的宇宙飞船，从地球出发，在太空遨游一圈之后返回地球，使人瞠目结舌的事发生了，他的弟弟早已是两鬓斑白，满脸皱纹的古稀老人，而他自己却还是一个十七八岁的英俊少年。趣味研讨：解释科学探索科学探索666_0.wmv爱因斯坦火车爱因斯坦火车:ABK系系中点中点ABK系系中点中点先到先到B点点再到再到A点点同时到达同时到达A、B火车上的观测者说火车上的观测者说:光源在光源在AB的中点的中点,应同时到达应同时到达A、B两点两点 地面上的人看见先到达地面上的人看见先到达B点，后到点，后到A点。点。K

11、系系DCK系系DC时间的测时间的测量与参考量与参考系的选择系的选择有关有关规律规律3：经典力学中的速度叠加原理不再适用：经典力学中的速度叠加原理不再适用河流中的水相对于河岸的速度为v水岸,船相对于水的速度为v船水顺流而下，则船相对于岸的速度为为多少？相对论认为相对论认为,同一过程的位移和时间的测量在不同参考同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的系中是不同的。1.经典力学认为位移、时间的测量与参考系无关经典力学认为位移、时间的测量与参考系无关2.相对论认为位移、时间的测量与参考系有关相对论认为位移、时间的测量与参考系有关小结结论：小结结论：在经典力学中认为：v船岸船岸=v船水船水+v水

12、岸水岸相对论认为此表达式相对论认为此表达式错误错误 “照亮我的道路照亮我的道路,并不断给我新的勇并不断给我新的勇气去愉快地正视生活理想的是善、是气去愉快地正视生活理想的是善、是美、是真美、是真”。“人只有献身社会人只有献身社会,才能找出那实际才能找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义上是短暂而又有风险的生命的意义”!他剖析自己的科学感受时说：他剖析自己的科学感受时说：Einstein 对相对论的解释对相对论的解释:当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时,你你感觉只坐了一分钟感觉只坐了一分钟,当你坐在火炉旁一分钟当你坐在火炉旁一分钟,就好象坐了一小时就好象坐了一小时,

13、这就是相对论。这就是相对论。“科学的头脑就是去怀疑科学的头脑就是去怀疑,去证实去证实,去发现的精神去发现的精神!”Albert Einstein世纪伟人世纪伟人学会辩证的学会辩证的看待问题看待问题敢于正视困难大胆求知，实敢于正视困难大胆求知，实现人生的价值和生命的意义现人生的价值和生命的意义阶段小结经典力学的局限性-适用于低速1.质量不随速度改变2.时间独立3.空间独立相对论-高速1.质量相对2.时间相对3.空间相对与速度（运动状态）有关与速度（运动状态）有关与参考系有关与参考系有关二、从宏观到微观二、从宏观到微观19世纪末世纪末-20世纪初，深入到微观领域，发现电子、世纪初，深入到微观领域，

14、发现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，很多情况下经典力学说明不了。波动性，很多情况下经典力学说明不了。20世纪20 年代量子力学的出现,才很好地揭示了微观世界的基本规律。普朗克普朗克创立量创立量子力学子力学经典力学经典力学(牛顿运动定律牛顿运动定律)适用于宏观世界，适用于宏观世界，不适不适用用微观世界。微观世界。结论：经典力学局限性结论：经典力学局限性相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界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

15、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了意义它只是使人们认识到经典力学有它的适经典力学有它的适用范围：用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，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。只适用于宏观世界，不适用于微观世界。讨论与交流讨论与交流 三、从弱引力到强引力三、从弱引力到强引力物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用天体半径减小到一定程度时天体半径减小到一定程度时(即天体的质量大，体积小即天体的质量大，体积小，也就是密度特别大的天体，如白矮星，也就是密度特别大的天体，如白矮星)，天体间的引，天

16、体间的引力就趋于无穷大力就趋于无穷大，强引力。黑洞这种极端条件下的宇宙，强引力。黑洞这种极端条件下的宇宙天体。它有极强的吸引力，黑洞本身的巨大质量造成空天体。它有极强的吸引力，黑洞本身的巨大质量造成空间弯曲间弯曲爱因斯坦广义相对论爱因斯坦广义相对论经典力学局限性经典力学局限性适用于弱引力适用于弱引力不适用于强引力不适用于强引力萧伯纳的所说萧伯纳的所说“科学科学总是从正确走向错误总是从正确走向错误”我们的任务是不断地我们的任务是不断地修正修正“错误错误”，探索，探索真理，获取真知。真理，获取真知。1.经典力学适用范围：经典力学适用范围：2.科学的思想方法与求知态度：科学的思想方法与求知态度：牛顿

17、：科学的思想方法牛顿：科学的思想方法爱因斯坦：辩证的看问题，大胆求知，实现有意义的人生爱因斯坦：辩证的看问题，大胆求知，实现有意义的人生对于高速运动（接近光速）需要应用对于高速运动（接近光速）需要应用对于微观世界，需要应用对于微观世界，需要应用 对于强引力，需要应用对于强引力，需要应用宏观、低速、弱引力宏观、低速、弱引力狭义相对论狭义相对论量子力学量子力学广义相对论广义相对论经典经典力学力学狭义相狭义相对论对论广义相广义相对论对论量子量子力学力学互为补充互为补充,互不矛盾互不矛盾,互不否定共同支撑起互不否定共同支撑起物理学科的骨架。物理学科的骨架。宏宏观观低低速速弱弱引引力力高速高速微观世界微

18、观世界强引力强引力质疑质疑课堂练习1、20世纪初，著名物理学家爱因斯坦提世纪初，著名物理学家爱因斯坦提出了出了 ，改变了经典力学的一，改变了经典力学的一些结论在经典力学中，物体的质量些结论在经典力学中，物体的质量是是 的，而相对论指出质量随着的，而相对论指出质量随着速度变化而速度变化而 。狭义相对论狭义相对论固定不变固定不变变化变化2、20世纪初期，建立了世纪初期，建立了 ，它，它能够正确的描述微观粒子的运动规律。能够正确的描述微观粒子的运动规律。量子力学量子力学牛顿定律能适用于下列哪些情况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、研究原子中电子的运动 B、研究、研究“神州神州

19、”五号的高速发射五号的高速发射 C、研究地球绕太阳的运动、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、研究飞机从深圳飞往北京的航线BCD练习练习2 有关物体的质量与速度的关系的说法有关物体的质量与速度的关系的说法,正确的是（正确的是（）A物体的质量与物体的运动速度无关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，质量趋于零当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零练习练习3B 有三个完全相同的时钟，时钟A放在地面上，时钟B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飞行，vBvC 对于地面上的观察者来说，则以下说法中正确的是()A时钟A走得最慢 B时钟B走得最慢 C时钟C走得最慢 D时钟C走得最快练习练习4C 布置作业：布置作业：1.完成 53页思考与练习2.针对目前一些人改变国籍的事，发表的你观点写一篇小论文。谢 谢