《萬有引力與航天》第6節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性.ppt

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經(jīng)典力學(xué)的局限性,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.了解相對(duì)論、量子論的建立對(duì)人類深入認(rèn)識(shí)客觀世界的作用，知道物理學(xué)改變?nèi)藗兪澜缬^的作用。,第6節(jié),重點(diǎn)了解經(jīng)典力學(xué)的局限性。難點(diǎn)了解相對(duì)論、量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系。,重點(diǎn)難點(diǎn),提出問題,1.經(jīng)典力學(xué)的成就有哪些？,結(jié)論:（1）牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律把天體的運(yùn)動(dòng)與地上物體的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來，是人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的第一次大綜合，是人類認(rèn)識(shí)史上的一次重大飛躍。（2）經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，在以后的二百多年里幾乎統(tǒng)治了物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。（3）經(jīng)典力學(xué)和以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的天體力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了巨大的成就。（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，是航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ)?；鸺⑷嗽斓厍蛐l(wèi)星、航天飛機(jī)、宇宙飛船、行星探測(cè)器等航天器的發(fā)射，都是牛頓力學(xué)規(guī)律的應(yīng)用范例。說明：通過該問題探究促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂于探究、勤于思考，培養(yǎng)其學(xué)科探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度。,一、從低速到高速,2.在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量有何不同？狹義相對(duì)論中物體的質(zhì)量表達(dá)式是怎樣的？,,提出問題,一、從低速到高速,3.在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對(duì)論中，位移和時(shí)間的測(cè)量在不同參考系中有何區(qū)別？,結(jié)論:在經(jīng)典力學(xué)中，位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系無關(guān)，即在不同參考系中是相同的；在狹義相對(duì)論中，同一過程的位移和時(shí)間在不同參考系中是不同的。,提出問題,一、從低速到高速,典型例題,,,典型例題,,,二、從宏觀到微觀,提出問題,經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是什么？并說明理由。,結(jié)論:（1）經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。（2）19世紀(jì)末和20世紀(jì)初，人們相繼發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性，而且具有波動(dòng)性，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能用經(jīng)典力學(xué)描述。20世紀(jì)20年代，建立了量子力學(xué)，它能夠正確地描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并在現(xiàn)代科技中發(fā)揮了重要作用。這就是說經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀粒子。,三、從弱引力到強(qiáng)引力,提出問題,1.經(jīng)典力學(xué)與行星運(yùn)動(dòng)軌道的矛盾是什么？由經(jīng)典力學(xué)與行星運(yùn)動(dòng)軌道的矛盾說明了什么？,結(jié)論:（1)經(jīng)典力學(xué)與行星軌道的矛盾：按牛頓的萬有引力定律推算，行星的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是一些橢圓，行星沿著這些橢圓做周期性運(yùn)動(dòng)。而實(shí)際的天文觀測(cè)表明，行星的軌道并不是嚴(yán)格閉合的，它們的近日點(diǎn)在不斷地旋進(jìn)，如水星的運(yùn)動(dòng)。（2)愛因斯坦廣義相對(duì)論的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)到的水星的運(yùn)動(dòng)情況吻合得很好。這說明經(jīng)典力學(xué)只適用于弱引力，而不適用于強(qiáng)引力。,三、從弱引力到強(qiáng)引力,提出問題,2.歸納牛頓萬有引力定律與愛因斯坦引力理論的主要差異？,結(jié)論:牛頓萬有引力定律與愛因斯坦引力理論的主要差異：（1）行星的運(yùn)動(dòng)：在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)，引力的變化規(guī)律不完全相同，導(dǎo)致軌道不閉合，近日點(diǎn)旋進(jìn)。（2）根據(jù)牛頓的萬有引力定律，假定一個(gè)球形天體的總質(zhì)量不變，并通過壓縮減小它的半徑，天體表面的引力將會(huì)增大。半徑減小至原來的二分之一，引力增大到原來的四倍。這就是常說的“平方反比”規(guī)律。愛因斯坦引力理論表明，這個(gè)力實(shí)際上增加得更快些。天體的半徑越小，這種差別越大。（3）只要天體的實(shí)際半徑遠(yuǎn)大于它們的引力半徑，那么由愛因斯坦和牛頓引力理論計(jì)算出的力的差異并不是很大，但當(dāng)天體的半徑接近引力半徑時(shí)，這種差異將急劇增大，這就是說，在強(qiáng)引力的情況下，牛頓的引力理論將不再適用。,典型例題,例3下面說法中正確的是（）A.根據(jù)牛頓的萬有引力定律可以知道，當(dāng)星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，表面上的引力將變?yōu)樵瓉淼?倍B.按照廣義相對(duì)論可以知道，當(dāng)星球質(zhì)量不變，半徑變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，表面上的引力將大于原來的4倍C.在球體的實(shí)際半徑遠(yuǎn)大于引力半徑時(shí)，根據(jù)愛因斯坦的理論和牛頓的引力理論計(jì)算出的力差異很大D.在天體的實(shí)際半徑接近引力半徑時(shí)，根據(jù)愛因斯坦的理論和牛頓的引力理論計(jì)算出的力差異不大,,鞏固練習(xí),1.下列說法中正確的是（B）A.牛頓運(yùn)動(dòng)定律就是經(jīng)典力學(xué)B.經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律C.牛頓運(yùn)動(dòng)定律可以解決自然界中所有的問題D.經(jīng)典力學(xué)可以解決自然界中所有的問題,鞏固練習(xí),2.繼哥白尼提出“太陽(yáng)中心說”、開普勒提出行星運(yùn)動(dòng)三定律后，牛頓站在巨人的肩膀上，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)，揭示了包括行星在內(nèi)的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；愛因斯坦既批判了牛頓力學(xué)的不足，又進(jìn)一步發(fā)展了牛頓的經(jīng)典力學(xué)，創(chuàng)立了相對(duì)論。這說明（D）①世界無限廣大，人不可能認(rèn)識(shí)世界②人的意識(shí)具有能動(dòng)性，能夠正確地反映客觀世界③人對(duì)世界的每一個(gè)正確認(rèn)識(shí)都有局限性，需要發(fā)展和深化④每一個(gè)認(rèn)識(shí)都可能被后人推翻，人不可能獲得正確的認(rèn)識(shí)A.①②③④B.①②③C.①③④D.②③,鞏固練習(xí),,布置作業(yè)1、教材第53頁(yè)“問題與練習(xí)”第1、2題2、完成[課時(shí)學(xué)案]中交流討論的內(nèi)容,