粵教版高中物理必修二課件：經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性

第5章經(jīng)典力學(xué)與物理學(xué)革命2/5/2023第一節(jié)經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性

第二節(jié)經(jīng)典時(shí)空觀(guān)與相對(duì)論時(shí)空觀(guān)2/5/2023

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案第一節(jié)經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性

第二節(jié)經(jīng)典時(shí)空觀(guān)與相對(duì)論時(shí)空觀(guān)課標(biāo)定位2/5/2023課標(biāo)定位

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性．2．知道經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀(guān)的有關(guān)內(nèi)容．3．知道狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)和有關(guān)結(jié)論．4．能用狹義相對(duì)論的有關(guān)原理簡(jiǎn)要分析有關(guān)現(xiàn)象．重點(diǎn)難點(diǎn)：狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)．2/5/2023課前自主學(xué)案一、經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程1．伽利略之前人們對(duì)力學(xué)現(xiàn)象的研究大多直接反映在技術(shù)之中或融合在哲學(xué)之內(nèi)，物理學(xué)就整體而言還沒(méi)有成為獨(dú)立的科學(xué)．(在這個(gè)階段作出突出貢獻(xiàn)的是阿基米德)2/5/20232．從伽利略到牛頓這一階段是經(jīng)典力學(xué)從基本定律到建成理論體系的階段．為經(jīng)典力學(xué)打下重要基礎(chǔ)的物理學(xué)家有：(1)伽利略：發(fā)現(xiàn)了慣性定律、落體定律和力學(xué)相對(duì)性原理，奠定了動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)．(2)笛卡兒：在伽利略研究的基礎(chǔ)上，第一次比較完整地表述了慣性定律，并強(qiáng)調(diào)了伽利略沒(méi)有明確表述的慣性運(yùn)動(dòng)的直線(xiàn)性．2/5/2023(3)惠更斯：全面細(xì)致地解決了完全彈性碰撞問(wèn)題．(4)開(kāi)普勒：發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)定律．(5)牛頓：在前人研究的基礎(chǔ)上，采用了______與______、______與______的方法，總結(jié)出一套普遍適用的力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律——牛頓運(yùn)動(dòng)定律和________________，建立了完整的經(jīng)典力學(xué)(也稱(chēng)牛頓力學(xué)或古典力學(xué))體系，物理學(xué)從此成為一門(mén)成熟的自然科學(xué)．歸納演繹綜合分析萬(wàn)有引力定律2/5/20233．牛頓之后這一階段主要是后人對(duì)經(jīng)典力學(xué)的表述形式和應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行了拓展和完善．(1)19世紀(jì)，經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展表現(xiàn)為一些科學(xué)家在不改變_____的條件下，用新的、更簡(jiǎn)潔的形式重新表述了牛頓運(yùn)動(dòng)定律，形成了分析力學(xué)．(2)經(jīng)典力學(xué)由單個(gè)質(zhì)點(diǎn)推廣到________構(gòu)成的系統(tǒng)：首先建立了剛體力學(xué)，隨后又出現(xiàn)了彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、流體力學(xué)等．實(shí)質(zhì)多質(zhì)點(diǎn)2/5/2023二、經(jīng)典力學(xué)的偉大成就1．經(jīng)典力學(xué)把__________和地上物體的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，從力學(xué)上證明了自然界的多樣性的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的第一次理論大綜合．2．在研究方法上，人們把經(jīng)典力學(xué)中行之有效的____________相結(jié)合的方法推廣到物理學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科上，相繼建立了熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等，從而形成了完整的經(jīng)典物理學(xué)體系．天上物體實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)2/5/20233．經(jīng)典力學(xué)與其他基礎(chǔ)科學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生了一些交叉性的分支學(xué)科，最早的是與天文學(xué)結(jié)合產(chǎn)生的__________，成為現(xiàn)代高度發(fā)達(dá)的航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ)．沒(méi)有經(jīng)典力學(xué)也就沒(méi)有今天的空間科學(xué)．4．20世紀(jì)以來(lái)，出現(xiàn)了更多的與經(jīng)典力學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科．天體力學(xué)2/5/2023思考感悟經(jīng)典力學(xué)的建立，把人類(lèi)對(duì)整個(gè)自然界的認(rèn)識(shí)推進(jìn)到一個(gè)新的水平，那么，經(jīng)典力學(xué)對(duì)人們的思想觀(guān)念和近代自然科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了怎樣的影響？對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)文明的進(jìn)步起了怎樣的作用？提示：深刻而廣泛的影響很大的促進(jìn)作用2/5/2023三、經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍1．局限性(1)經(jīng)典力學(xué)的應(yīng)用受到物體___________的限制．當(dāng)物體的速率接近_____時(shí)經(jīng)典力學(xué)不再成立．(2)牛頓運(yùn)動(dòng)定律不適用于_____領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象．2．適用范圍經(jīng)典力學(xué)只適用于_____運(yùn)動(dòng)的_____物體．運(yùn)動(dòng)速率光速微觀(guān)低速宏觀(guān)2/5/2023四、經(jīng)典時(shí)空觀(guān)1．慣性系與非慣性系定義：牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系，稱(chēng)為慣性參考系，簡(jiǎn)稱(chēng)慣性系.牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系，稱(chēng)為非慣性系．2．伽利略的相對(duì)性原理概述：對(duì)于所有的慣性系,力學(xué)規(guī)律是________,或者說(shuō)一切慣性系都是________．相同的等效的2/5/20233．經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀(guān)(1)概述：絕對(duì)的真實(shí)的數(shù)學(xué)時(shí)間,就其本質(zhì)而言，是永遠(yuǎn)均勻地流逝，與任何外界無(wú)關(guān)．絕對(duì)空間就其本質(zhì)而言是與任何外界事物無(wú)關(guān)的，它從不運(yùn)動(dòng)，并且永遠(yuǎn)不變.這就是經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀(guān)，也稱(chēng)為絕對(duì)時(shí)空觀(guān)．(2)幾個(gè)具體結(jié)論①______的絕對(duì)性．②______間隔的絕對(duì)性．③__________的絕對(duì)性．同時(shí)時(shí)間空間距離2/5/2023五、相對(duì)論時(shí)空觀(guān)1．狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)(1)在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都相同——________原理．(2)不管在哪個(gè)慣性系中，測(cè)得的真空中的光速都相同——__________原理．這是愛(ài)因斯坦在前人的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的假設(shè)，這兩個(gè)假設(shè)就是狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)．相對(duì)性光速不變2/5/20232．狹義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論(1)“同時(shí)”的________；(2)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘______；(3)運(yùn)動(dòng)的尺子______；(4)物體質(zhì)量隨速度的增加而______．相對(duì)性變慢縮短增大2/5/2023核心要點(diǎn)突破一、經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍

1．經(jīng)典力學(xué)的應(yīng)用受到物體運(yùn)動(dòng)速率的限制．當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速率接近于真空中的光速時(shí)，經(jīng)典力學(xué)的許多觀(guān)念將發(fā)生重大變化．2．牛頓運(yùn)動(dòng)定律不適用于微觀(guān)領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象.19世紀(jì)和20世紀(jì)之交，物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)，即X射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)、電子的發(fā)現(xiàn)和放射性的發(fā)現(xiàn)，使物理學(xué)的研究由宏觀(guān)領(lǐng)域進(jìn)入微觀(guān)領(lǐng)域，特別是20世紀(jì)初，量子力學(xué)的建立，出現(xiàn)了與經(jīng)典力學(xué)不同的新觀(guān)念．2/5/2023特別提醒：(1)宏觀(guān)世界粒子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：粒子具有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用牛頓力學(xué)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位置．(2)微觀(guān)世界粒子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：就單個(gè)粒子而言，運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，微觀(guān)粒子既有粒子性，又有波動(dòng)性．2/5/20232/5/2023解析：選A.人們對(duì)客觀(guān)世界的認(rèn)識(shí)要受到所處時(shí)代的客觀(guān)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，人們只有不斷擴(kuò)展自己的認(rèn)識(shí)，才能掌握更廣闊領(lǐng)域的不同事物的本質(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．2/5/2023二、經(jīng)典時(shí)空觀(guān)與相對(duì)論時(shí)空觀(guān)1．經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀(guān)(1)空間是絕對(duì)靜止不動(dòng)的(即絕對(duì)空間)，時(shí)間是絕對(duì)不變的(即絕對(duì)時(shí)間)．(2)空間和時(shí)間跟任何外界物質(zhì)的存在及其運(yùn)動(dòng)情況無(wú)關(guān)．(3)空間是三維歐幾里得空間，時(shí)間是一維的，空間和時(shí)間彼此獨(dú)立．2/5/20232．狹義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論(1)“同時(shí)”的相對(duì)性對(duì)于光速不變的原理的證明，首先對(duì)“同時(shí)”這個(gè)概念進(jìn)行了研究：在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中可能是不同時(shí)的，即“同時(shí)”是相對(duì)的．2/5/2023(2)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢(鐘慢效應(yīng))時(shí)鐘相對(duì)于觀(guān)察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀(guān)察者會(huì)看到它變慢了，運(yùn)動(dòng)速度越快，效果越明顯．即運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢．在運(yùn)動(dòng)參考系中的時(shí)間節(jié)奏變緩慢了.(一切物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程乃至觀(guān)察者自己的生命節(jié)奏均變慢了)日常生活中的時(shí)間延緩效應(yīng)可以忽略，在運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí),則變得特別重要．2/5/2023(3)運(yùn)動(dòng)的尺子縮短(尺縮效應(yīng))一根沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比桿靜止時(shí)的長(zhǎng)度小，而在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上，桿的長(zhǎng)度沒(méi)有變化.(4)物體的質(zhì)量隨速度的增加而增大物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量比靜止時(shí)的質(zhì)量大，且速度越大，質(zhì)量越大，當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無(wú)窮大．2/5/2023特別提醒：相對(duì)論的研究對(duì)象是超越我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)的高速運(yùn)動(dòng)世界和廣闊的宇宙，這是我們難以理解相對(duì)論的主要原因．當(dāng)速度很大時(shí)，長(zhǎng)度和時(shí)間都跟著變化了，這時(shí)對(duì)宇宙的看法也必然要變化，長(zhǎng)度和時(shí)間與物質(zhì)是緊密相關(guān)的，是不能離開(kāi)物質(zhì)而獨(dú)立存在的．2/5/2023即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．(單選)如圖5－1－1所示，世界上有各式各樣的鐘：砂鐘、電鐘、機(jī)械鐘、光鐘、生物鐘，既然運(yùn)動(dòng)可以使某一種鐘變慢．它一定會(huì)使所有的鐘都一樣變慢．這種說(shuō)法是(

)圖5－1－12/5/2023A．對(duì)的，對(duì)各種鐘的影響必須相同B．不對(duì)，不一定對(duì)所有鐘的影響都一樣C．光鐘受影響最大D．生物鐘不受影響2/5/2023解析：選A.將不同類(lèi)型的兩架鐘調(diào)整到速度相同，并將它們密封在一個(gè)盒子中，再讓該盒子以勻速運(yùn)動(dòng)．如果運(yùn)動(dòng)對(duì)一架鐘的影響比另一架大，則坐在盒子里的人就能看到兩架鐘的差別，因而可以知道盒子是在運(yùn)動(dòng)，顯然這違反了相對(duì)論的基本原理：一個(gè)密閉在盒子中的人是無(wú)法辨認(rèn)自己是處于靜止?fàn)顟B(tài)，還是勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，所以一架鐘變慢時(shí)，所有鐘必定都變慢，且變慢的程度一定嚴(yán)格相同．正確答案選A.2/5/2023課堂互動(dòng)講練經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍類(lèi)型一(雙選)19世紀(jì)和20世紀(jì)之交，經(jīng)典物理學(xué)已達(dá)到了完整、成熟的階段，但“在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處還有兩朵小小的、令人不安的烏云”,人們發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)也有無(wú)法解釋的實(shí)驗(yàn)事實(shí),“兩朵烏云”是指(

)A．宏觀(guān)問(wèn)題B．高速問(wèn)題C．微觀(guān)問(wèn)題D．低速問(wèn)題例12/5/2023【精講精析】由伽利略和牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)及物理學(xué)的各個(gè)分支，在19世紀(jì)相繼進(jìn)入鼎盛時(shí)期，它的完美和威力使物理學(xué)家深信，天地四方、古往今來(lái)的一切現(xiàn)象都能夠用經(jīng)典力學(xué)來(lái)描述．但是當(dāng)人們用經(jīng)典力學(xué)來(lái)解釋原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微觀(guān)世界和接近光速的高速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，發(fā)現(xiàn)與實(shí)際情況有很大的出入，這令許多物理學(xué)家感到困惑，成為“令人不安的烏云”．故選項(xiàng)B、C正確．【答案】

BC2/5/2023(單選)(2010年高考北京卷)屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中()A．真空中光速不變B．時(shí)間間隔具有相對(duì)性C．物體的質(zhì)量不變D．物體的能量與質(zhì)量成正比狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)類(lèi)型二例22/5/2023【精講精析】狹義相對(duì)論的基本假設(shè)有：(1)狹義相對(duì)論的相對(duì)性原理：一切彼此做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的慣性參考系，對(duì)于描寫(xiě)運(yùn)動(dòng)的一切規(guī)律來(lái)說(shuō)都是等價(jià)的；(2)光速不變?cè)恚簩?duì)任一慣性參考系，真空中的光速都相等，所以只有A項(xiàng)正確．【答案】

A2/5/2023(單選)在日常生活中，我們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)物體的質(zhì)量隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，其原因是()A．運(yùn)動(dòng)中的物體無(wú)法稱(chēng)量質(zhì)量B．物體的速度遠(yuǎn)小于光速，質(zhì)量變化極小C．物體的質(zhì)量太小D．物體的質(zhì)量不隨速度的變化而變化相對(duì)論效應(yīng)類(lèi)型三