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高中物理 第6章 經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 6.1 經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性 6.2 狹義相對(duì)論的基本原理 6.3 愛(ài)因斯坦心目中的宇宙課件 滬科版必修2

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高中物理 第6章 經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 6.1 經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性 6.2 狹義相對(duì)論的基本原理 6.3 愛(ài)因斯坦心目中的宇宙課件 滬科版必修2_第1頁(yè)
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《高中物理 第6章 經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 6.1 經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性 6.2 狹義相對(duì)論的基本原理 6.3 愛(ài)因斯坦心目中的宇宙課件 滬科版必修2》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高中物理 第6章 經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 6.1 經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性 6.2 狹義相對(duì)論的基本原理 6.3 愛(ài)因斯坦心目中的宇宙課件 滬科版必修2(38頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、6.1經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性6.2狹義相對(duì)論的基本原理6.3愛(ài)因斯坦心目中的宇宙第6章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就.2.認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍.3.初步了解微觀和高速世界中的奇妙現(xiàn)象.4.知道相對(duì)論、量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系.內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ)自主預(yù)習(xí)自主預(yù)習(xí)一、經(jīng)典力學(xué)的巨大成就一、經(jīng)典力學(xué)的巨大成就1.經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)通常叫 力學(xué),主要研究宏觀物體 運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.2.經(jīng)典力學(xué)的巨大成就(1)把天體的運(yùn)動(dòng)與 物體的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái).(2)經(jīng)典力學(xué)和以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的天體力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等

2、得到了廣泛的應(yīng)用.(3)力學(xué)和熱力學(xué)的發(fā)展及其與生產(chǎn)的結(jié)合引發(fā)了第一次工業(yè)革命.(4)由牛頓力學(xué)定律導(dǎo)出的動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律等是_技術(shù)的理論基礎(chǔ).(5) 和 的形成都受到經(jīng)典力學(xué)的影響.牛頓機(jī)械地上航空航天相對(duì)論量子力學(xué)二、經(jīng)典力學(xué)方法論的意義二、經(jīng)典力學(xué)方法論的意義1.兩種典型研究方法(1)伽利略:“自然數(shù)學(xué)化”的方法,開(kāi)創(chuàng)了將實(shí)驗(yàn)、邏輯(數(shù)學(xué))相結(jié)合的方法.(2)牛頓:歸納演繹法,大量運(yùn)用數(shù)學(xué)方法系統(tǒng)地整理物理學(xué)理論的方法.其演繹的結(jié)果必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.2.意義伽利略和牛頓的科學(xué)方法是經(jīng)典力學(xué)方法的典型,影響深遠(yuǎn),并不斷得到發(fā)展和完善,逐漸成為一種傳統(tǒng),甚至作為社會(huì)科學(xué)和哲學(xué)的方

3、法論,意義很大.三、經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍三、經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍1.經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍:對(duì)于 、 (相對(duì)光速)物體的運(yùn)動(dòng)經(jīng)典力學(xué)仍然適用.2.經(jīng)典力學(xué)的局限性(1)經(jīng)典力學(xué)的應(yīng)用受到物體運(yùn)動(dòng) 的限制,當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速率接近于真空中的 時(shí),經(jīng)典力學(xué)的許多觀念將發(fā)生重大變化.(2)經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和 的現(xiàn)象.宏觀低速光速能量不連續(xù)速率四、經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀四、經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀1.經(jīng)典時(shí)空觀(1)經(jīng)典時(shí)空觀(絕對(duì)時(shí)空觀):時(shí)間永遠(yuǎn)均勻地流逝,與任何外界 ;空間與任何外界事物 ,從不運(yùn)動(dòng),永遠(yuǎn)不變.(2)慣性系與非慣性系:慣性系:凡是 定律成立的參考系,

4、相對(duì)于慣性系靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系都是慣性系.非慣性系: 定律不成立的參考系,相對(duì)于慣性系做變速運(yùn)動(dòng)的參考系是非慣性系.無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)牛頓運(yùn)動(dòng)牛頓運(yùn)動(dòng)(3)伽利略相對(duì)性原理:對(duì)于所有的慣性系, 規(guī)律都是相同的,或者說(shuō),一切慣性系都是 的.(4)經(jīng)典時(shí)空觀的幾個(gè)具體結(jié)論: 的絕對(duì)性; 的絕對(duì)性; 的絕對(duì)性;物體質(zhì)量 ,即它們與參考系的選擇(或觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài))無(wú)關(guān).力學(xué)等價(jià)同時(shí)時(shí)間間隔空間距離恒定不變2.相對(duì)論時(shí)空觀(1)光速不變與經(jīng)典物理學(xué)的矛盾:觀察和實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明:無(wú)論光源和觀察者如何運(yùn)動(dòng),光速只能是c,這與經(jīng)典力學(xué)的 法則相矛盾.(2)狹義相對(duì)論的兩條基本假設(shè):相對(duì)性原理:在不同的慣性參考

5、系中,一切物理規(guī)律都是 .光速不變?cè)恚涸谝磺袘T性系中,光在真空中傳播的速度都等于c,跟光源的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān).(3)相對(duì)論時(shí)空觀同時(shí)的相對(duì)性:在一個(gè)參考系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件,在另一個(gè)參考系看來(lái)是 的.速度合成相同的不同時(shí)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢:時(shí)鐘相對(duì)于觀察者 時(shí),走得快;相對(duì)于觀察者 時(shí),走得慢.運(yùn)動(dòng)速度越快,效果越明顯.運(yùn)動(dòng)的尺子縮短:一個(gè)物體相對(duì)于觀察者 時(shí),它的長(zhǎng)度測(cè)量值最大;相對(duì)于觀察者 時(shí),觀察者在 方向上觀測(cè),它的長(zhǎng)度要縮短,速度越快,縮得越 .物體質(zhì)量隨速度的 而增大.靜止運(yùn)動(dòng)靜止運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)短增加即學(xué)即用即學(xué)即用1.判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于任何參考系.( )(2)經(jīng)典時(shí)空

6、觀認(rèn)為時(shí)間是絕對(duì)的.( )(3)經(jīng)典時(shí)空觀認(rèn)為物體的質(zhì)量是絕對(duì)的.( )(4)不論是宏觀物體,還是微觀粒子,經(jīng)典力學(xué)和相對(duì)論都是適用的.( )答案2.(多選)下列服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的是 A.自行車(chē)、汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)等交通工具的運(yùn)動(dòng)B.發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船C.物體運(yùn)動(dòng)的速率接近于真空中的光速D.能量的不連續(xù)現(xiàn)象解析解析經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體,所以A、B正確,C錯(cuò)誤;能量的不連續(xù)現(xiàn)象不適合用經(jīng)典力學(xué)來(lái)解釋,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤.解析 答案重點(diǎn)探究重點(diǎn)探究導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究 如圖1甲,質(zhì)子束被加速到接近光速;如圖乙,中子星是質(zhì)量、密度非常大的星體.請(qǐng)思考:一、經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論的比較圖1(

7、1)經(jīng)典力學(xué)是否適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?如何研究質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?答案答案質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)屬于高速、微觀范疇,經(jīng)典力學(xué)不再適用,應(yīng)該應(yīng)用狹義相對(duì)論、量子力學(xué)進(jìn)行研究.答案(2)經(jīng)典力學(xué)是否適用于中子星的引力規(guī)律?如何研究中子星的引力規(guī)律?答案答案答案中子星的引力屬于引力范疇,經(jīng)典力學(xué)不再適用,應(yīng)該應(yīng)用廣義相對(duì)論進(jìn)行研究.知識(shí)深化知識(shí)深化1.區(qū)別:區(qū)別:比較項(xiàng)經(jīng)典力學(xué)相對(duì)論形成時(shí)期物理學(xué)形成的初期階段,受歷史發(fā)展限制,理論較膚淺、片面形成于物理學(xué)充分發(fā)展的現(xiàn)代,理論較完善、科學(xué)適用范圍低速運(yùn)動(dòng),宏觀世界,弱引力作用任何情況都適用速度對(duì)質(zhì)量的影響物體的質(zhì)量不隨其速度的變化而變化物體的質(zhì)量隨其速度的增加

8、而增大速度的合成時(shí)間與空間互不相干速度與位移、時(shí)間的測(cè)量有關(guān)2.聯(lián)系:聯(lián)系:(1)當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí),相對(duì)論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒(méi)有區(qū)別.(2)相對(duì)論并沒(méi)有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論在一定條件下的特殊情形.例例1下列說(shuō)法正確的是 A.在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變,在狹義相對(duì)論中,物 體的質(zhì)量也不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變B.狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)是完全不同、相互矛盾的兩個(gè)理論C.物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí),物體的運(yùn)動(dòng)服從狹義相對(duì)論,在低速運(yùn)動(dòng)時(shí),物體的 運(yùn)動(dòng)服從牛頓運(yùn)動(dòng)定律D.以上說(shuō)法都是錯(cuò)誤的答案解析 解析解析在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變,在狹義相對(duì)論中,物體的質(zhì)量隨物

9、體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;狹義相對(duì)論沒(méi)有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是狹義相對(duì)論在一定條件下的特殊情形,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體,狹義相對(duì)論闡述物體在以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律,選項(xiàng)C正確.針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1(多選)牛頓運(yùn)動(dòng)定律能適用于下列哪些情形 A.研究原子中電子的運(yùn)動(dòng)B.研究“神舟五號(hào)”飛船的高速發(fā)射C.研究地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)D.研究飛機(jī)從北京飛往紐約的航線解析解析牛頓運(yùn)動(dòng)定律只能用于“宏觀低速”的情形,這里的“宏觀”是相對(duì)于微觀粒子而言的.這里的“低速”是相對(duì)于光速而言的.原子、電子等是微觀粒子,它們的運(yùn)動(dòng)不服從牛頓運(yùn)動(dòng)定律,A錯(cuò)誤;B、C、D選項(xiàng)中運(yùn)動(dòng)雖然是“高速

10、”,但相對(duì)于光速來(lái)說(shuō),卻是微不足道的,完全可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律研究其規(guī)律,B、C、D正確.答案解析 導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的速度是3104 m/s;如圖2所示,設(shè)在美國(guó)伊利諾伊州費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的圓形粒子加速器可以把電子加速到0.999 999 999 987倍光速的速度.請(qǐng)思考:圖2二、相對(duì)論的理解答案答案狹義相對(duì)論的高速是可以與光速相比較的速度,所以地球的公轉(zhuǎn)速度屬于低速,被加速器加速后的電子的速度屬于高速.答案(1)地球的公轉(zhuǎn)速度在狹義相對(duì)論中屬于低速還是高速?被加速器加速后的電子的速度呢?(2)加速后電子的質(zhì)量比電子的靜止質(zhì)量增大了還是減小了?答案答案物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大,所以

11、加速后電子的質(zhì)量比電子的靜止質(zhì)量增大了.答案知識(shí)深化知識(shí)深化1.兩個(gè)基本原理兩個(gè)基本原理(1)相對(duì)性原理:所有物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式,表明在任何慣性系中研究某個(gè)物體的某一運(yùn)動(dòng)過(guò)程,其運(yùn)動(dòng)規(guī)律形式不變.(2)光速不變?cè)恚涸谝磺袘T性參考系中,測(cè)量到的真空中的光速c都一樣,表明了經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀的不同;比較如下:經(jīng)典時(shí)空觀相對(duì)論時(shí)空觀運(yùn)動(dòng)情況同一運(yùn)動(dòng)對(duì)不同參考系描述結(jié)果不同,即速度不同光在一切慣性參考系中傳向各個(gè)方向的速度不變時(shí)間與空間的關(guān)系時(shí)間均勻流逝,空間不變化,與運(yùn)動(dòng)情況及外部條件無(wú)關(guān)時(shí)間、空間都隨運(yùn)動(dòng)情況而改變幾個(gè)結(jié)論同時(shí)的絕對(duì)性時(shí)間間隔的絕對(duì)性空間距離的絕對(duì)性

12、物體的質(zhì)量恒定不變同時(shí)的相對(duì)性運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢運(yùn)動(dòng)的尺子縮短物體的質(zhì)量隨速度的增加而增大2.相對(duì)論時(shí)空觀的內(nèi)容相對(duì)論時(shí)空觀的內(nèi)容認(rèn)為時(shí)間和空間是相互聯(lián)系、相互影響的,并且與物質(zhì)的存在及運(yùn)動(dòng)有關(guān).(1)長(zhǎng)度收縮效應(yīng):一把尺子,在相對(duì)于它靜止的參考系xOy中測(cè)得其長(zhǎng)度為l(稱為靜止長(zhǎng)度),如圖3所示.當(dāng)該尺子相對(duì)另一參考系xOy(如地面)沿尺子長(zhǎng)度方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí),在該參考系xOy(如地面)中測(cè)得尺子長(zhǎng)度為l.圖3由于vc,所以ll,說(shuō)明在相對(duì)尺子運(yùn)動(dòng)的參考系中測(cè)得的“運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度”比在相對(duì)尺子靜止的參考系中測(cè)得的“靜止長(zhǎng)度”短,即所謂的“長(zhǎng)度收縮效應(yīng)”.當(dāng)速度vc時(shí),ll,這就回到了經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論

13、空間的尺度與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).(2)時(shí)間延緩效應(yīng):在相對(duì)于地面以速度v勻速運(yùn)動(dòng)的參考系內(nèi),測(cè)得該參考系中某一事件所經(jīng)歷的時(shí)間為t,則在地面上測(cè)得該事件所經(jīng)歷的時(shí)間為:t .由于vt.即用同樣標(biāo)準(zhǔn)的鐘,在靜止參考系中測(cè)得的時(shí)間比在運(yùn)動(dòng)參考系中測(cè)得的時(shí)間長(zhǎng),好比是運(yùn)動(dòng)的鐘走“慢”了.當(dāng)速度vc時(shí),tt,這就回到了經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論時(shí)間與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).例例2半人馬星座星是距離太陽(yáng)系最近的恒星,它距地球?yàn)?.31016 m.設(shè)有一宇宙飛船自地球往返于半人馬星座星之間.若宇宙飛船的速度為0.999c,按地球上的時(shí)鐘計(jì)算,飛船往返一次需多長(zhǎng)時(shí)間?如以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算,往返一次的時(shí)間又為多長(zhǎng)?解析 答

14、案答案答案9年0.4年針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練2如圖4所示,有三個(gè)完全相同的時(shí)鐘,時(shí)鐘A放在地面上,時(shí)鐘B、C分別放在兩個(gè)火箭上,兩個(gè)火箭分別以速度vB和vC朝同一方向飛行,vBvC.對(duì)于地面上的觀察者來(lái)說(shuō),以下說(shuō)法中正確的是 解析 答案A.時(shí)鐘A走得最慢 B.時(shí)鐘B走得最慢C.時(shí)鐘C走得最慢 D.時(shí)鐘C走得最快圖4解析解析根據(jù)相對(duì)論的時(shí)空觀,運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢,其實(shí)質(zhì)是指在相對(duì)論中每位觀察者都有自身的時(shí)間測(cè)度,即如果一時(shí)鐘在天空高速飛馳,對(duì)靜止不動(dòng)的觀察者來(lái)說(shuō)似乎時(shí)鐘的時(shí)間走得慢了.時(shí)鐘飛馳得越快,時(shí)鐘的時(shí)間走得越慢.達(dá)標(biāo)檢測(cè)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性)(多選)20世紀(jì)以

15、來(lái),人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實(shí),而經(jīng)典力學(xué)卻無(wú)法解釋.經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,不能用來(lái)處理高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題;只適用于宏觀物體,一般不適用于微觀粒子,以下說(shuō)法正確的是 A.隨著認(rèn)識(shí)的發(fā)展,經(jīng)典力學(xué)已成了過(guò)時(shí)的理論B.人們對(duì)客觀事物的具體認(rèn)識(shí)在廣度上是有局限性的C.不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律D.人們應(yīng)當(dāng)不斷拓展認(rèn)識(shí),在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)律答案解析1234解析解析人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)要受到所處的時(shí)代的客觀條件和科學(xué)水平的制約,所以形成的看法也都具有一定的局限性,人們只有不斷拓展自己的認(rèn)識(shí),才能掌握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)律;新的科學(xué)的誕生并不意味著對(duì)原來(lái)科學(xué)的全

16、盤(pán)否定,只能認(rèn)為過(guò)去的科學(xué)是新的科學(xué)在一定條件下的特殊情形.12342.(經(jīng)典時(shí)空觀經(jīng)典時(shí)空觀)(多選)下列說(shuō)法中哪些屬于經(jīng)典時(shí)空觀的觀點(diǎn) A.世界的過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)都只有量的變化,而不會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化B.時(shí)間和空間不依賴人們的意識(shí)而存在C.時(shí)間和空間是絕對(duì)的D.時(shí)間和空間是緊密聯(lián)系、不可分割的答案解析1234解析解析經(jīng)典時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間都是與外界事物無(wú)關(guān)的、絕對(duì)的,選項(xiàng)A、B、C屬于經(jīng)典時(shí)空觀;選項(xiàng)D屬于相對(duì)論時(shí)空觀.3.(相對(duì)論效應(yīng)的理解相對(duì)論效應(yīng)的理解)如圖5所示,沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車(chē)沿AC方向以接近光速行駛,當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個(gè)閃光,列車(chē)上的觀察者測(cè)得

17、A、C兩鐵塔被照亮的順序是 A.同時(shí)被照亮 B.A先被照亮C.C先被照亮 D.無(wú)法判斷圖5答案解析 1234解析解析列車(chē)上的觀察者看到的是由B發(fā)出后經(jīng)過(guò)A和C反射的光,由于列車(chē)在這段時(shí)間內(nèi)向C運(yùn)動(dòng),靠近C而遠(yuǎn)離A,所以C的反射光先到達(dá)列車(chē)上的觀察者,觀察者看到C先被照亮,故只有C正確.4.(狹義相對(duì)論的應(yīng)用狹義相對(duì)論的應(yīng)用)如圖6所示,強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯,壯壯的飛行速度為0.5c,強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò),則壯壯觀測(cè)到該光束的傳播速度為 A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.c圖6解析解析由狹義相對(duì)論的光速不變?cè)碇婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的,可知D正確,A、B、C錯(cuò)誤.1234解析答案

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