1、3.1 牛顿力学的局限性,一、从低速到高速,相对论,增大,无关,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_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_运动，不适用于_运动；只适用于_世界，不适用于_世界。,量子力学,低速,高速,宏观,微观,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_。 2.当物体的运动速度远小于光速c(3108 m/s)时，相对论物理学与经典物理学的结论_。当另一个重要常数即“普朗克常量”(6.6
2、31034 Js)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论_。,不再适用,没有区别,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。( ),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 99
3、9 999 987 倍光速的速度。,从低速到高速,(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，这样的速度称为高速。,2.速度对质量的影响,3.速度对物理规
4、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，需要用狭义相对论知识来处理。,试题案例,例1 如果真空中的光速c3108 m/s，当一个物体的运动速度v12.4108 m/s时，质量为3 kg，当它的速度为v21.8108 m/s时，质量为多少？【思路点拨】 (1)物体的运动速度接近光速，物体的质量随物体运动速度的变化而变化。(2)m13 kg是物体运动速度为v1时的质量，而不是物体的静止质量。,答案 2.25 kg,从宏观到微观 从弱引力到强引力,如图所示， “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
5、强的吸引力，在研究“黑洞”时，经典力学还适用吗？,观察探究,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。,探究归纳 经典力学与相对论、量子理论的比较 1.区别,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)当另一个重要常数即“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。,试题案例,例2 (多选)关于牛顿物理学与狭义相对论，下列说法正确的是( )A.狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律B.狭义相对
6、论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律C.牛顿物理学研究的是物体在低速运动时所遵循的规律D.牛顿物理学研究的是物体在高速运动时所遵循的规律解析 牛顿物理学的运动规律适用于低速、宏观物体，而爱因斯坦的狭义相对论适用于高速、微观世界。答案 BC,针对训练2 (多选)关于经典力学、相对论与量子论的说法正确的是 ( )A.当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了B.相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义C.量子力学能够描述微观粒子运动的规律性D.万有引力定律也适用于强相互作用力解析 经典力学只适用于低速宏观的物体，故A正确；相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，只是说经典力学有一定的适用范围，故B错误；量子力学描述了微观粒子运动的规律性，故C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错误。答案 AC,
