最新小中高资料可编辑修改 6经典力学的局限性 [学习目标]1.了解经典力学的发展历程和伟大成就.2.认识经典力学的局限性和适用范 围.3.初步了解微观和高速世界中的奇妙现象.4.了解相对论、量子力学和经典力学的关系. 自主预习 预习新知夯实基础 、从低速到高速 1.经典力学的基础是生顿运动定律牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广 阔领域,包括天体力学的研究中,经受了实践的检验,取得了巨大的成就. 2.狭义相对论阐述的是物体以接近光的速度运动时所遵从的规律 3.在经典力学中,物体的质量是不变的,而狭义相对论指出,质量要随着物体运动速度的增 大而增大,即m—两者在速度远小于光速的条件下是统一的 4经典力学认为位移和时间的测量与参考系无关,相对论认为,同一过程的位移和时间的测 量与参考系有关,在不同的参考系中测量结果不同 、从宏观到微观 1.电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性,同时还具有波动性,它们的运动规律在很 多情况下不能用经典力学来说明,而量子力学能够正确地描述微观粒子的运动规律. 2.经典力学的适用范围: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. 三、从弱引力到强引力 1915年,爱因斯坦创立了广义相对论,这是一种新的时空与引力的理论在强引力的情况下, 牛顿的引力理论不再适用 即学即用 判断下列说法的正误 (1)洲际导弹的速度有时可达到6000m/s,此速度在相对论中属于高速.( (2)质量是物体的固有属性,任何时候都不会变.(×) (3)对于高速运动的物体,它的质量随着速度的增大而增大.(√) (4)对于宏观物体的低速运动问题,相对论、量子力学与经典力学是一致的.(√) (5)光线经过任何物体附近时都是沿直线传播的.(×) 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 1 6 经典力学的局限性 [学习目标] 1.了解经典力学的发展历程和伟大成就.2.认识经典力学的局限性和适用范 围.3.初步了解微观和高速世界中的奇妙现象.4.了解相对论、量子力学和经典力学的关系. 一、从低速到高速 1.经典力学的基础是牛顿运动定律.牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广 阔领域，包括天体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就. 2.狭义相对论阐述的是物体以接近光的速度运动时所遵从的规律. 3.在经典力学中，物体的质量是不变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增 大而增大，即 m＝ m0 1－ v 2 c 2 ，两者在速度远小于光速的条件下是统一的. 4.经典力学认为位移和时间的测量与参考系无关，相对论认为，同一过程的位移和时间的测 量与参考系有关，在不同的参考系中测量结果不同. 二、从宏观到微观 1.电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很 多情况下不能用经典力学来说明，而量子力学能够正确地描述微观粒子的运动规律. 2.经典力学的适用范围：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. 三、从弱引力到强引力 1915 年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种新的时空与引力的理论.在强引力的情况下， 牛顿的引力理论不再适用. 判断下列说法的正误. (1)洲际导弹的速度有时可达到 6000m/s，此速度在相对论中属于高速.( × ) (2)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变.( × ) (3)对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增大而增大.( √ ) (4)对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的.( √ ) (5)光线经过任何物体附近时都是沿直线传播的.( × )
最新小中高资料可编辑修改 重点探究 启迪思维探究重点 从低速到高速 口导学探究 1.地球绕太阳公转的速度是3×10′m/s,设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可 以把电子加速到0.9999987倍光速的速度,请思考 (1)地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速?被加速器加速后的电子的速度呢? (2)加速后电子的质量比电子的静止质量增大了还是减小了? 答案(1)地球公转速度属于低速,被加速器加速后的电子的速度属于高速 (2)加速后电子的质量比电子的静止质量增大了 2.在经典力学和狭义相对论中,位移和时间的测量结果在不同的参考系中有何区别? 答案在经典力学中,同一过程的位移和时间的测量结果在不同参考系中是相同的:在狭义 相对论中,同一过程的位移和时间的测量结果在不同参考系中是不同的 知识深化 1.低速与高速 (1)低速:通常所见物体的运动,如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物 体皆为低速运动物体 (2)高速:有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近,这样的速度称为高速 2.速度对质量的影响 (1)在经典力学中,物体的质量不随运动状态的改变而改变 (2)爱因斯坦的狭义相对论指出,物体的质量随速度的增大而增大,即m= 其中m 是物体静止时的质量,m是物体速度为v时的质量,c是真空中的光速在高速运动时,质量 的测量结果是与运动状态密切相关的 3.速度对物理规律的影响 对于低速运动问题,一般用经典力学规律来处理.对于高速运动问题,经典力学已不再适用 需要用相对论知识来处理. 4.位移、时间与参考系的关系 经典力学认为位移和时间的测量与参考系无关,相对论认为,同一过程的位移和时间的测量 与参考系有关,在不同的参考系中测量结果不同 【例1微观粒子的速度很高,它高速运动时的质量明显大于静止时的质量.在研究制造回旋加 速器时必须考虑相对论效应的影响.如图1所示,1988年中国第一座高能粒子加速器一一北京 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 2 一、从低速到高速 1.地球绕太阳公转的速度是 3×104 m/s，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可 以把电子加速到 0.999999999987 倍光速的速度，请思考： (1)地球的公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度呢？ (2)加速后电子的质量比电子的静止质量增大了还是减小了？ 答案 (1)地球公转速度属于低速，被加速器加速后的电子的速度属于高速. (2)加速后电子的质量比电子的静止质量增大了. 2.在经典力学和狭义相对论中，位移和时间的测量结果在不同的参考系中有何区别？ 答案 在经典力学中，同一过程的位移和时间的测量结果在不同参考系中是相同的；在狭义 相对论中，同一过程的位移和时间的测量结果在不同参考系中是不同的. 1.低速与高速 (1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物 体皆为低速运动物体. (2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速. 2.速度对质量的影响 (1)在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变. (2)爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即 m＝ m0 1－ v 2 c 2 ，其中 m0 是物体静止时的质量，m 是物体速度为 v 时的质量，c 是真空中的光速.在高速运动时，质量 的测量结果是与运动状态密切相关的. 3.速度对物理规律的影响 对于低速运动问题，一般用经典力学规律来处理.对于高速运动问题，经典力学已不再适用， 需要用相对论知识来处理. 4.位移、时间与参考系的关系 经典力学认为位移和时间的测量与参考系无关，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量 与参考系有关，在不同的参考系中测量结果不同. 例 1 微观粒子的速度很高，它高速运动时的质量明显大于静止时的质量.在研究制造回旋加 速器时必须考虑相对论效应的影响.如图 1 所示，1988 年中国第一座高能粒子加速器——北京
最新小中高资料可编辑修改 正负电子对撞机首次对撞成功.在粒子对撞中,有一个电子经过高压加速,速度达到光速的六 试求此时电子的质量变为静止时的多少倍? 图1 答案1.15倍 解析设电子静止时的质量为m,根据爱因斯坦狭义相对论中高速运动时的质量与静止质量 的关系得 = ≈1.15m 【考点】速度对质量的影响 【题点】速度对质量的影响 方法总结 低速运动的物体质量可以认为不发生变化,但当物体的速度接近光速时,此时物体的质量m 与静止质量m就会存在较大差别 针对训练一个原来静止的电子,经电场加速后速度为v=6×10m/s.问电子的质量增大了还 是减小了?改变了百分之几? 答案增大了0.02% 解析根据爱因斯坦的狭义相对论有m= 故加速后的质量增大了,且 = ≈1.0002m, 所以改变的百分比为”×100%=0.02%. 【考点】速度对质量的影响 【题点】速度对质量的影响 二、从宏观到微观 口导学探究 1.粒子对撞机可以把质子加速到接近于光速,如图2,经典力学是否适用于质子的运动规律? 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 3 正负电子对撞机首次对撞成功.在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的1 2 . 试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？ 图 1 答案 1.15 倍 解析 设电子静止时的质量为 m0，根据爱因斯坦狭义相对论中高速运动时的质量与静止质量 的关系得 m＝ m0 1－ v 2 c 2 ＝ m0 1－ 1 4 ≈1.15m0. 【考点】速度对质量的影响 【题点】速度对质量的影响 低速运动的物体质量可以认为不发生变化，但当物体的速度接近光速时，此时物体的质量 m 与静止质量 m0 就会存在较大差别. 针对训练 一个原来静止的电子，经电场加速后速度为 v＝6×106 m/s.问电子的质量增大了还 是减小了？改变了百分之几？ 答案 增大了 0.02% 解析 根据爱因斯坦的狭义相对论有 m＝ m0 1－ v 2 c 2 ， 故加速后的质量增大了，且 m＝ m0 1－ v 2 c 2 ＝ m0 1－ (6×106 ) 2 (3×108 ) 2 ≈1.0002m0， 所以改变的百分比为m－m0 m0 ×100%＝0.02%. 【考点】速度对质量的影响 【题点】速度对质量的影响 二、从宏观到微观 1.粒子对撞机可以把质子加速到接近于光速，如图 2，经典力学是否适用于质子的运动规律？
最新小中高资料可编辑修改 如何研究质子的运动规律? 图2 答案不适用.经典力学只适用于宏观低速运动,描述微观高速粒子的运动要用到量子力学. 2.如图3所示,“黑洞”是爱因斯坦广义相对论中预言的一种特殊天体.它的密度极大,对周 围的物质(包括光)有极强的吸引力,在研究“黑洞”时,经典力学还适用吗?如何研究“黑 洞”问题? 图 答案不适用.经典力学适用于弱引力问题,而“黑洞”问题属于强引力问题,经典力学不再 适用,可以利用爱因斯坦的广义相对论研究“黑洞”问题 知识深化 经典力学与相对论、量子力学的比较 (1)区别 ①经典力学适用于低速运动的物体;狭义相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律. ②经典力学适用于宏观世界:量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律. ③经典力学在弱引力的情况下与实验结果符合得很好;爱因斯坦的广义相对论能够解释强引 力情况下的作用规律 (2)联系 ①当物体的运动速度远小于光速时,相对论物理学与经典物理学的结论没有区别 ②当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时,量子力学和经典力学的结论没有区 别. ③相对论和量子力学并没有否定经典力学,经典力学是二者在一定条件下的特殊情形 【例2]关于经典力学、狭义相对论和量子力学,下列说法中正确的是() A.狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论 B.经典力学包含于相对论之中,经典力学是相对论的特例 C.经典力学只适用于宏观物体的运动,量子力学只适用于微观粒子的运动 不论是宏观物体,还是微观粒子,经典力学和量子力学都是适用的 答案B 解析相对论没有否定经典力学,经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形,选项A错误 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 4 如何研究质子的运动规律？ 图 2 答案 不适用.经典力学只适用于宏观低速运动，描述微观高速粒子的运动要用到量子力学. 2.如图 3 所示，“黑洞”是爱因斯坦广义相对论中预言的一种特殊天体.它的密度极大，对周 围的物质(包括光)有极强的吸引力，在研究“黑洞”时，经典力学还适用吗？如何研究“黑 洞”问题？ 图 3 答案 不适用.经典力学适用于弱引力问题，而“黑洞”问题属于强引力问题，经典力学不再 适用，可以利用爱因斯坦的广义相对论研究“黑洞”问题. 经典力学与相对论、量子力学的比较 (1)区别 ①经典力学适用于低速运动的物体；狭义相对论阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律. ②经典力学适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律. ③经典力学在弱引力的情况下与实验结果符合得很好；爱因斯坦的广义相对论能够解释强引 力情况下的作用规律. (2)联系 ①当物体的运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别； ②当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区 别. ③相对论和量子力学并没有否定经典力学，经典力学是二者在一定条件下的特殊情形. 例 2 关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列说法中正确的是( ) A.狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论 B.经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例 C.经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动 D.不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的 答案 B 解析 相对论没有否定经典力学，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形，选项 A 错误
最新小中高资料可编辑修改 B正确.经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域,选项C、D错误. 【考点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 【题点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 【例3】(多选)爱因斯坦的引力理论成就表现在() A.预言和发现了冥王星和海王星 B.水星近日点旋进存在每百年43″的附加值 C.光线在经过大质量星体附近时会发生偏转现象 D.天体间的引力与半径的平方成反比 答案BC 解析冥王星和海王星的轨道是根据万有引力定律和牛顿运动定律计算得出的,天体间的引 力与半径的平方成反比是万有引力定律的内容,故A、D错误 【考点】弱引力与强引力 【题点】对弱引力与强引力的理解 总结提升 理解相对论和量子力学的两点注意: (1)相对论和量子力学不是科学家的主观臆想,是经过实验证实的,相对论和量子力学所描述 的现象是高速世界、微观世界确定存在的事实 (2)理解相对论和量子力学需要增强对高速世界、微观世界的感性认识,跳出已有的对低速、 宏观领域的固有思维和认识. 达标检测 检测评价达标过关 1.(经典力学的适用范围)以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是() A.低速、宏观、弱引力下的运动问题 B.高速、微观、弱引力下的运动问题 C.低速、微观、强引力下的运动问题 D.高速、宏观、强引力下的运动问题 答案A 【考点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 【题点】经典力学的认识 2.(经典力学、量子力学和狭义相对论)下列说法中正确的是() A.经典力学适用于任何情况下的任何物体 B.狭义相对论否定了经典力学 C.量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 5 B 正确.经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，选项 C、D 错误. 【考点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 【题点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 例 3 (多选)爱因斯坦的引力理论成就表现在( ) A.预言和发现了冥王星和海王星 B.水星近日点旋进存在每百年 43″的附加值 C.光线在经过大质量星体附近时会发生偏转现象 D.天体间的引力与半径的平方成反比 答案 BC 解析 冥王星和海王星的轨道是根据万有引力定律和牛顿运动定律计算得出的，天体间的引 力与半径的平方成反比是万有引力定律的内容，故 A、D 错误. 【考点】弱引力与强引力 【题点】对弱引力与强引力的理解 理解相对论和量子力学的两点注意： (1)相对论和量子力学不是科学家的主观臆想，是经过实验证实的，相对论和量子力学所描述 的现象是高速世界、微观世界确定存在的事实. (2)理解相对论和量子力学需要增强对高速世界、微观世界的感性认识，跳出已有的对低速、 宏观领域的固有思维和认识. 1.(经典力学的适用范围)以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是( ) A.低速、宏观、弱引力下的运动问题 B.高速、微观、弱引力下的运动问题 C.低速、微观、强引力下的运动问题 D.高速、宏观、强引力下的运动问题 答案 A 【考点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 【题点】经典力学的认识 2.(经典力学、量子力学和狭义相对论)下列说法中正确的是( ) A.经典力学适用于任何情况下的任何物体 B.狭义相对论否定了经典力学 C.量子力学能够描述微观粒子运动的规律性
最新小中高资料可编辑修改 D.万有引力定律也适用于强相互作用力 答案C 解析经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况,故A项错误:狭义相对论没有否定经 典力学,在宏观低速情况下,相对论的结论与经典力学没有区别,故B项错误;量子力学正 确描述了微观粒子运动的规律,故C项正确;万有引力定律只适用于弱相互作用力,而对于 强相互作用力是不适用的,故D项错误 【考点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 【题点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 3.(经典力学与狭义相对论)关于经典时空观和相对论时空观,下列说法错误的是() A经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的 B.相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系 C.经典力学只适用于宏观、低速运动问题,不适用于微观、高速运动问题 D.当物体的运动速度远小于光速时,相对论和经典力学的结论仍有很大的区别 答案D 解析经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的,而相对论时空观认为时 间和空间与物体及其运动有关系,A、B正确.经典力学只适用于宏观、低速运动问题,不适用 于微观、高速运动问题,C正确.当物体的运动速度远小于光速时,相对论和经典力学的结论 没有区别,D错误 【考点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 【题点】经典时空观与相对论时空观的区别 4.(相对论质速关系)(多选)对于公式m= 下列说法中正确的是() 式中的m是物体以速度v运动时的质量 B.当物体的运动速度吵>0时,物体的质量mm,即物体的质量改变了,故经典力学不再适用 C.当物体以较小速度运动时,质量变化十分微弱,经典力学理论仍然适用,只有当物体以接 近光速运动时,质量变化才明显,故经典力学适用于低速运动,而不适用于高速运动 D.由于宏观物体的运动速度很小,故我们感觉不到质量的变化,在分析地球上物体的运动时, 不必考虑质量的变化 答案CD 【考点】速度对质量的影响 【题点】速度对质量的影响 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 6 D.万有引力定律也适用于强相互作用力 答案 C 解析 经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，故 A 项错误；狭义相对论没有否定经 典力学，在宏观低速情况下，相对论的结论与经典力学没有区别，故 B 项错误；量子力学正 确描述了微观粒子运动的规律，故 C 项正确；万有引力定律只适用于弱相互作用力，而对于 强相互作用力是不适用的，故 D 项错误. 【考点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 【题点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 3.(经典力学与狭义相对论)关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是( ) A.经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的 B.相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系 C.经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用于微观、高速运动问题 D.当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别 答案 D 解析 经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时 间和空间与物体及其运动有关系，A、B 正确.经典力学只适用于宏观、低速运动问题，不适用 于微观、高速运动问题，C 正确.当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论 没有区别，D 错误. 【考点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识 【题点】经典时空观与相对论时空观的区别 4.(相对论质速关系)(多选)对于公式 m＝ m0 1－ v 2 c 2 ，下列说法中正确的是( ) A.式中的 m0 是物体以速度 v 运动时的质量 B.当物体的运动速度 v>0 时，物体的质量 m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用 C.当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接 近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动 D.由于宏观物体的运动速度很小，故我们感觉不到质量的变化，在分析地球上物体的运动时， 不必考虑质量的变化 答案 CD 【考点】速度对质量的影响 【题点】速度对质量的影响 考前的心理准备，考前可通过心理暗示缓解紧张情绪，进行临场心理调节。紧张时可用“我能行”、静心“认真等自我暗示来稳定情绪，适当做深呼吸。放松心情，减少压力参加成考的学生需要将平时的家庭、学校社会的压力全丢掉，轻装上阵。Coming backhome inthvg, familynd Isatwched TVtogehr, watunig deatnhfrui wlechating, hewolfamiy shpandrmoius!考试要淡定。拿到卷后，不要急于动笔先浏览试题，粗略知道各的难易、分值后合理安排答题时间。分值较小的题，如果一时做不出来，可先放一抢时间做会的题，然后再回头考虑本题。.I liveryhapil today!In themornig, tsveryfin! TheIclimb theounai wthfmly, theairon themuain sveryfh,t lowerspant dresonth muainlsem xtrlybeautifl
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最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 7 阅读是运用语言文字来获 Reading sactivy hauselng toacquire nfomati, understa hworld, evopthinkg adcquire asthi 阅读是一种主动的过程，是由阅读者根据不同的目加以调节控制的 Reading sactive procs,whi regulatd 取信息，认识世界发展思维，并获得审美体验的活动。它是从视觉材料中获取信息的过程。视觉材料主要是文字和图片，也包括符号、公式图表等。c exprinc. Itsheproc fbtaing formatin fromvisual mterials. Vumaterils amnywords anpictures, includg symbol, frmuas, chrtand so.,陶冶人们的情操，提升自我修养。阅读是一种理解，领悟吸收鉴赏评价和探究文章的思维过程。阅读可以改变思想，从而可能改变命运。and cotrled bythread coingtdfer puos,at culivate pol'sntime adnhcself-utivaon. Redigsa thnkigproces fundrtaig, comprehndig, absoring, aprecitng, evaluting adexploringatcles. Radingc haeourminds apoibly urdestiny