高考物理 主题三 牛顿力学的局限性与相对论初步 第五章 经典力学的成就与局限性 3.5.1 牛顿力学的局限性学案 教科版-教科版高三全册物理学案

3.5.1 牛顿力学的局限性学习目标核心凝炼1.了解牛顿力学的发展历程及其成就。1 个范围——牛顿力学的适用范围3 种关系——①低速与高速；②宏观与微观；③弱引力与强引力2.知道牛顿力学的局限性和适用范围。3.知道速度对质量的影响及速度的相对性。一、从低速到高速速度远小于光速接近光速运动物理理论经典力学相对论质量与速度的关系物体的质量是不随运动状态改变的物体的质量随着物体运动速度的增大而增大，m＝位移、时间与参考系的关系位移的测量、时间的测量都与参考系无关同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是不同的二、从宏观到微观1.微观世界：电子、质子、中子等微观粒子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1.1915 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。2.当物体的运动速度远小于光速 c(3×108 m/s)时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别。当另一个重要常数即“普朗克常量”(6.63×10－34 J·s)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别。[理解概念]判断下列说法是否正确。(1)洲际导弹的速度有时可达到 6 000 m/s，这一速度属于相对论中的高速。(×)(2)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变。(×)(3)对于高速物体，它的质量随着速度的增加而变大。(√)(4)经典力学不适用于高速运动的物体，但适用于微观世界。(×)(5)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。(√) 从低速到高速[观察探究]地球的第一宇宙速度是 7.9 km/s；设在美国伊利诺伊州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到 0.999 999 999 987 倍光速的速度。(1)地球的第一宇宙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)地球第一宇宙速度在狭义相对论中属于低速，被加速器加速后的电子速度属于高速。(2)加速后电子的质量增大了。[探究归纳] 1.低速与高速的概念(1)低速：远小于光速的速度为低速，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的运动皆为低速运动。(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，...