（教科版）高中物理必修二 第5章《经典力学的成就与局限性》整合课件

（教科版）高中物理必修二 第5章《经典力学的成就与局限性》整合课件内容摘要：

1、第五章 选学 )选学 ) 普希金的一首关于 “ 运动 ” 的诗 , 你阅读过吗 ? “ 世界上没有运动 , 一个满腮胡须的哲人说 却在他面前来回地走 人们都赞美这个奥妙的答复 先生们 , 这个有趣的事件 , 使我想起了另外一个例子 : 谁都看见太阳每天在我们头上走 , 然而正确的却是固执的伽利略 .” 从这首诗中你得到什么启示 ? 1 . 了解经典力学所取得的伟大成就及其对当时自然科学、社会发展的影响 2 . 知道经典时空观与 相对论时空观之间的关系 . 初步了解相对论时空观中的基本观点 , 简要了解狭义相对论和广义相对论 . 3 . 了解量子论的基本内容 . 理论 内容要点 牛顿经 典力学 2、(1) 成就 : 解决常见物体运动问题 说明天体运动规律 (2) 局限 : 超出宏观的、日常生活经验领域不适用 绝对时空观点不能解释高速运动领域现象 运动的连续性不能解释微观领域现象 (3) 适用范围 : 宏观 ( 10- 10m ) 、 低速 (v c) 、弱引力 ( 如地球附近 ) 爱因斯坦 相对论 狭义 狭义相对论的主要效应有 : (1) 长度收缩 : 在观测运动的物体时 , 物体沿运动方向上的长度 变短 (2) 时钟变慢 : 在观测运动的时钟时 , 时钟显示的时间 延缓 (3) 质量变化 : 物体的质量随速度的增大而 增大 (4) 质能关系 : 物体的质量和能量之间存在着相互联系的关系 3、 , 关系式为E = m ) 速度上限 : 任何物体的速度都不能超过 光速 一般情况下 , 由于物体的速度 v c, 相对论效应消失 , 其结果还原为经典力学 . 因此认为经典力学是相对论力学在低速情况下的近似 广义 (1) 爱因斯坦于 1916 年创立了广义相对论 . 根据该理论推得一些结果 , 如 : 当光线通过强引力场时 , 光线会发生 偏折 , 即时空会发生 “ 弯曲 ”. 引力场存在引力波 (2) 广义相对论把时间、空间、物质及运动紧密地联系在了一起 普朗克 量子论 (1 ) 量子假设最早是由德国物理学家 普朗克 提出的 , 量子论是解决 微观 世界物质运动规律的强大武器 (2 ) 4、量子论认为微观世界的某些物理量是不连续的 , 只能取某些分立值 , 相邻两分立值之差称为一个 量子 (3 ) 能量子的能量 : E = h . 即能量子的能量跟频率成正比 , 在数值上等于辐射频率 乘以一个常量 , 这个常量 h 称为普朗克常量 (4 ) 一切微观粒子都具有波粒二象性 , 粒子的质量或能量愈大时 , 波动性愈不显著 , 反之波动 性愈显著 . 因此宏观物体可以看作只具有粒子性 , 而质量、能量小的微观粒子波动性较明显 , 因此粒子的运动就不遵守确定性规律 , 而是遵守统计规律 探究点 相对论的实例分析 运动的尺 子缩短 如果匀速直线运动的火车上沿着运动的方向放着一根木杆 , 坐 5、在火车上的人测得木杆头尾坐标之差是木杆的长 , 但地面上的人则认为他不是同时测得木杆头尾的坐标 , 因为由于车在运动、杆在运动 , 它们的同时有相对性 . 同样 , 地面上的人认为是同时测量的 , 火车上的人认为是不同时的 , 经过严格的推导可得 : l = l 1 - (l 为车上人测得的长度 ,l 为地面上人测得的长度 , 由于 1 - (v , 可知 t t 这说明 : 关于闪光从光源出发 , 经小镜反射又回到光源处所经历的时间 ,地面上的观察者与运动的车上观察者的测量结果是不同的 , 运动的车上观察者测的时间间隔短些 该式子具有普遍意义 , 当从地面观察以速度 v 前进的火车时 , 车 6、上的时间进程变慢了 , 不仅时间变慢了 , 物理、化学过程和生命的过程都变慢了 , 但车上的人都没有这种感觉 , 他们反而认为地面上的时间进程变慢了 【例题】 地面上 A 、 B 两个事件同时发生 如图所示 ), 哪个事件先发生 ? 解析 : 可以设想在事件 A 发生时 A 处发出一闪光 , 事件 B 发生时 B 处发出一闪光 .“ 两闪光相遇 ” 作为一个事件 , 发生在线段 中点 , 这在不同参考系中看都是一样的 .“ 相遇在中点 ” 这个现象在地面系中很容易解释 : 两个闪光同时发出 , 两个闪光传播的速度又一样 , 当然在线段的中点相遇 . 火箭上的人则有如下推理 : 地面在向火箭反方 7、向运动 , 从闪光发生到两闪光相撞 , 线段中点向火箭的反方向运动了一段距离 . 因此闪光 B 传播的距离比闪光 既然两个闪光的光速相同 , 一定是闪光 B 发出得早一些 . 答案 : 见解析 题后反思 : 在高速运动的领域里 , 只能用相对论的时空观分析 , 对于事物的时空量度 , 必须与特定的参考系相联系 , 单独地谈论时间长短和空间尺寸是毫无意义的 . 运用相对论时空观解题时 , 要把握好三类基本问题 , 即 “ 钟慢效应 ”“ 尺缩效应 ” 和 “ 质增效应 ”. 1 关于经典力学和狭义相对论 ,下列说法中正确的是 ( ) A 适用于低速运动 , 不适用于高速运动 ( 速度接近于真空中 8、的光速 ) B 速度接近于真空中的光速 ), 不适用于低速运动 C 也适用于高速运动 ( 速度接近于真空中的光速 ) D 速度接近于真空中的光速 ), 也适用于低速运动 答案 : 1 2 3 4 51 2 3 4 52 如图所示 , 一根 10m 长的梭镖以相对论速度穿过一根 10m 长的管子 , 它们的长度都是在静止状态下测量的 . 以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况 ( ) A 因此在某些位置上 , 管子能完全遮住它 B 因此在某些位置上 , 梭镖从管子的两端伸出来 C 且收缩量相等 , 因此在某个位置 , 管子恰好遮住梭镖 D 解析 : 如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动 9、着的梭镖 , 那么梭镖看起来就比管子短 , 在某些位置梭镖会完全处在管子内部 . 然而当你和梭镖一起运动时 , 你看到的管子就缩短了 ; 所以在某些位置 , 你可以看到梭镖两端都伸出管子 . 又如你在梭镖和管子之间运动 , 运动的速度是在梭镖运动的方向上 , 而大小是其一半 ; 那么梭镖和管子都相对于你运动 , 且速度的大小一样 ;你看到这两样东 西都缩短了 , 且缩短的量相同 . 所以你看到的一切都是相对的 依赖于你的参考系 . 答案 : D 1 2 3 4 53 在高速世界里 ,时间和空间都是相对的 , 都会随惯性参照系的选择不同而不同 建立了狭义相对论 , 下面正确的是 ( ) A 物理 10、规律在一切参照系中都具有相同的形式 B 在一切参照系中 , 测量到的真空中的光速 c 都一样 C 在一切惯性参照系中 , 测量到的真空中的光速 c 都一样 D 答案 : C 1 2 3 4 54 相对论告诉我们 , 物体运动时的质量与其 静止时的质量相比 ( ) A B C D 无法比较 解析 : 由公式 m= 01 - ()2可知 , 物体运动时的质量比静止时的质量大 . 答案 : A 1 2 3 4 51 2 3 4 55 日常生活中 , 我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化 ,其原因是 ( ) A. 运动中物体无法称量其质量 B. 物体的速度远小于光速 , 质量变化极小 C. 物体的质量太大 D. 物体的质量不随速度的变化而变化 解析 : 根据狭义相 对论可知 , 在宏观物体的运动中 , v c , 所以质量变化不大 ,而不是因为物体的质量太大或无法测量 , 也不是因为质量不随速度的变化而变化 , 正确选项为 B. 答案 : B。