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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 必修必修2 万有引力航天万有引力航天第六章第六章第六节经典力学的局限性第六节经典力学的局限性第六章第六章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业7易错案例剖析易错案例剖析6学习目标定位学习目标定位*了解经典力学的适用范围了解经典力学的适用范围*了解相对论和量子力学理论了解相对论和量子力学理论*认识到知识的变化性与无穷性，培养献身于认识到知识的变化性与无穷性，培养献身于科学的时代精神科学的
2、时代精神课堂情景切入课堂情景切入经经典典力力学学在在人人类类活活动动的的“正正常常”范范围围内内是是非非常常准准确确的的。所所谓谓“正正常常”范范围围是是指指：其其中中遇遇到到的的速速度度远远小小于于光光速速，尺尺寸寸远远大大于于分分子子但但又又不不比比银银河河系系大大很很多多倍倍，引引力力也也不不比比地地球球引引力力大大很很多多倍倍。只只有有在在相相对对论论问问世世之之后后，我我们们才才开开始始了了解解神神奇奇的的高高速速世世界界、认认识识变变化化多多彩彩的的星星空空，奥奥秘秘无无穷穷的的宇宇宙宙才才为为我我们们掀掀开开又又一一层层神神秘秘的面纱。的面纱。知识自主梳理知识自主梳理1经经典典力
3、力学学的的基基础础是是_，牛牛顿顿运运动动定定律律和和万万有有引引力力定定律律在在_、_、弱弱引引力力的的广广阔阔领领域域，包包括括_的的研研究究中中，经经受受了了实实践践的的检检验验，取取得得了了巨巨大的成就。大的成就。2狭狭义义相相对对论论阐阐述述物物体体以以_的的速速度度运运动动时时所所遵遵从的规律。从的规律。从低速到高速从低速到高速牛顿运动定律牛顿运动定律宏观宏观低速低速天体力学天体力学接近光接近光3在在经经典典力力学学中中，物物体体的的质质量量是是不不变变的的，而而狭狭义义相相对对论论指指出出，质质量量要要随随物物体体运运动动速速度度的的增增大大而而_，两两者者在在速速度度_光速的条
4、件下是统一的。光速的条件下是统一的。4经经典典力力学学认认为为位位移移和和时时间间的的测测量量与与参参考考系系_，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考系相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考系_。增大增大远小于远小于无关无关有关有关1电电子子、质质子子、中中子子等等微微观观粒粒子子不不仅仅具具有有_，同同时时还还具具有有波波动动性性，它它们们的的运运动动规规律律有有很很多多情情况况下下不不能能用用经经典典力力学学来来说说明明，而而_能能够够正正确确地地描描述述微微观观粒粒子子的的运运动动规规律。律。2经经典典力力学学的的适适用用范范围围：只只适适用用于于_运运动动，不不适适用用于
5、于_运运动动；只只适适用用于于_世世界界，不不适适用用于于_世界。世界。从宏观到微观从宏观到微观粒子性粒子性量子力学量子力学低速低速高速高速宏观宏观微观微观1915年年，爱爱因因斯斯坦坦创创立立了了_，这这是是一一种种新新的的时时空空与与引引力力的的理理论论。在在强强引引力力的的情情况况下下，牛牛顿顿引引力力理理论论不不再再适适用用。当当物物体体的的运运动动速速度度远远小小于于光光速速c(3108m/s)时时，相相对对论论物物理理学学与与经经典典物物理理学学的的结结论论_，当当另另一一个个重重要要常常数数即即“普普朗朗克克常常 量量 ”可可 以以 忽忽 略略 不不 计计 时时 ， 量量 子子
6、力力 学学 和和 经经 典典 力力 学学 的的 结结 论论_。从弱引力到强引力从弱引力到强引力广义相对论广义相对论没有区别没有区别没有区别没有区别重点难点突破重点难点突破一、经典力学的成就一、经典力学的成就1实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。2界定了自然科学应有的基本特征。界定了自然科学应有的基本特征。3将将“实实验验和和数数学学”相相结结合合的的方方法法推推广广到到物物理理学学的的各各个个分分支上，形成了完整的经典力学体系。支上，形成了完整的经典力学体系。二、从低速到高速二、从低速到高速1低速与高速的概念低速与高速的概念(1)低低速速：远远小
7、小于于光光速速的的速速度度为为低低速速，通通常常所所见见物物体体的的运运动动，如如行行驶驶的的汽汽车车、发发射射的的导导弹弹、人人造造地地球球卫卫星星及及宇宇宙宙飞飞船船等等物物体体的运动皆为低速运动物体。的运动皆为低速运动物体。(2)高高速速：有有些些微微观观粒粒子子在在一一定定条条件件下下其其速速度度可可以以与与光光速速相相接近，这样的速度称为高速。接近，这样的速度称为高速。特别提醒：特别提醒：(1)狭狭义义相相对对论论中中，物物体体在在静静止止时时质质量量最最小小，随随着着运运动动速速度度的的增增加加，它它的的质质量量也也在在不不断断变变大大，对对于于高高速速运运动动物物体体，牛牛顿顿定
8、定律已不再适用。律已不再适用。(2)根根据据相相对对论论的的质质速速关关系系，若若某某物物体体的的运运动动速速度度达达到到光光速速c，它它的的质质量量应应是是无无穷穷大大，这这显显然然不不符符合合事事实实，光光速速c是是所所有有物物体的最大速度。体的最大速度。答案：答案：B三、从宏观世界到微观世界三、从宏观世界到微观世界1宏观世界粒子的运动特点宏观世界粒子的运动特点粒粒子子具具有有确确定定的的运运动动轨轨迹迹，根根据据质质点点的的运运动动规规律律，应应用用牛牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。2微观粒子的运动特点微观粒子的运动特点就就单单个个粒粒子
9、子来来说说，运运动动没没有有确确定定的的运运动动轨轨迹迹，微微观观粒粒子子既既有粒子性，又有波动性。有粒子性，又有波动性。3适用范围适用范围经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。四、从弱引力到强引力四、从弱引力到强引力1经典力学与行星轨道的矛盾经典力学与行星轨道的矛盾按按牛牛顿顿的的万万有有引引力力理理论论，行行星星应应该该沿沿着着一一些些椭椭圆圆或或圆圆做做周周期期性性运运动动，而而天天文文观观测测表表明明，行行星星的的轨轨道道并并不不是是严严格格闭闭合合的的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。实实际
10、际观观测测到到的的水水星星的的运运动动情情况况与与爱爱因因斯斯坦坦广广义义相相对对论论的的计计算结果吻合的很好。算结果吻合的很好。2适用范围适用范围经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。五、经典力学和相对论及量子力学的关系五、经典力学和相对论及量子力学的关系经经典典力力学学是是相相对对论论及及量量子子力力学学在在一一定定条条件件下下的的特特例例，它它包包含含于于相相对对论论和和量量子子力力学学之之中中，相相对对论论和和量量子子力力学学的的建建立立并并没没有有否定经典力学。否定经典力学。考点题型设计考点题型设计对经典力学的局限性的认识对经典力学的局限
11、性的认识解解析析： 人人们们对对客客观观世世界界的的认认识识要要受受到到所所处处的的时时代代的的客客观观条条件件和和科科学学水水平平的的制制约约，所所以以形形成成的的看看法法也也都都具具有有一一定定的的局局限限性性，人人们们只只有有不不断断扩扩展展自自己己的的认认识识，才才能能掌掌握握更更广广阔阔领领域域内内的的不不同同事事物物的的本本质质与与规规律律；新新的的科科学学的的诞诞生生并并不不意意味味着着对对原原来来科科学学的的全全盘盘否否定定，只只能能认认为为过过去去的的科科学学是是新新的的科科学学在在一一定定条条件件下下的的特特殊情形。殊情形。答案：答案：BCD答答案案：不不适适用用，经经典典
12、力力学学适适用用于于弱弱引引力力问问题题，而而“黑黑洞洞”问问题属于强引力问题，经典力学不再适用。题属于强引力问题，经典力学不再适用。从低速到高速从低速到高速答案：答案：增大了增大了0.02%点点评评：在在这这种种情情况况下下，由由于于质质量量改改变变很很小小，可可以以忽忽略略质质量量的的改改变变，经经典典力力学学理理论论仍仍然然适适用用，而而宏宏观观物物体体的的运运动动速速度度一一般般都都很很小小(相相比比于于光光速速)，所所以以经经典典力力学学解解决决宏宏观观物物体体的的动动力力学学问问题是适用的。题是适用的。D通通常常由由于于物物体体的的运运动动速速度度太太小小，故故质质量量的的变变化化
13、引引不不起起我我们们的的感感觉觉，在在分分析析地地球球上上物物体体的的运运动动时时，不不必必考考虑虑质质量量的的变变化化答案：答案：CD解解析析：公公式式中中m0是是静静止止质质量量，m是是物物体体以以速速度度v运运动动时时的的质质量量，A不不对对。由由公公式式可可知知，只只有有当当v接接近近光光速速时时，物物体体的的质质量量变变化化才才明明显显，一一般般情情况况下下物物体体的的质质量量变变化化十十分分微微小小，故故经经典典力力学仍然适用，故学仍然适用，故B不对，不对，C、D正确。正确。易错案例剖析易错案例剖析正正确确解解答答：根根据据光光速速不不变变原原理理，在在一一切切惯惯性性参参考考系系中中测测量量到到的的真真空空中中的的光光速速c都都一一样样，而而壮壮壮壮所所处处参参考考系系即即为为惯惯性性参参考考系，因此壮壮观察到的光速为系，因此壮壮观察到的光速为c，选项，选项D正确。正确。正确答案：正确答案：D
