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【物理】2020学年高中物理第六章万有引力与航天6经典力学的局限性教学案--第1页

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【关键字】物理

6经典力学的局限性

[学习目标]1.了解典范力学的发展历程和伟大成就.2.认识典范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.知道相对论、量子力学和典范力学的关系.

一、从低速到高速

1.典范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.在典范力学中，物体的质量是不变的，而狭义相对论指出，质量要随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.典范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

多情况下不能用典范力学来说明，而量子力学能够正确地描述微观粒子的运动规律.

2.典范力学的适用范围：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6/s，此速度在相对论中属于高速.(×)

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(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、量子力学与典范力学是一致的.(√)

(5)光线经过任何物体附近时都是沿直线传播的.(×)

一、从低速到高速

[导学探究]

1.地球绕太阳公转的速度是3×/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.在典范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？

答案在典范力学中，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)在典范力学中，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m0是物体