高中物理人教版 (新课标)必修26.经典力学的局限性导学案

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【课标说明】：
1.了解经典力学的成就和局限性．
2．知道经典力学时空观的有关内容．
3．知道狭义相对论的两个假设和有关结论．
4．能用狭义相对论的有关原理简要分析有关现象．
重点难点：狭义相对论的两个假设．
教学过程：
一、经典力学的发展历程：
二、经典力学发展的三个阶段
三、二.经典力学的伟大成就
四.经典力学的局限性和适用范围
第二节 经典时空观与相对论时空观
一、经典力学的时空观
二、相对论时空观
练习：
1、20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子，下列说法不正确的是( )
A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论
B．人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的
C．不同领域的事物各有其本质与规律
D．人们应当不断的扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
2、19世纪和20世纪之交，经典物理学已达到了完整、成熟的阶段，但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”,人们发现了经典物理学也有无法解释的实验事实,“两朵乌云”是指( )
A．宏观问题 B．高速问题
C．微观问题 D．低速问题
3、属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )
A．真空中光速不变 B．时间间隔具有相对性
C．物体的质量不变 D．物体的能量与质量成正比
4、在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随着物体运动速度的变化而变化，其原因是( )
A．运动中的物体无法称量质量
B．物体的速度远小于光速，质量变化极小
C．物体的质量太小
D．物体的质量不随速度的变化而变化

第一阶段：
伽利略、牛顿时代之前。人们对力学现象的研究大多直接反映在技术之中或完全融合在哲学之内，物理学就整体而言还没有成为独立的科学。这个阶段对力学作出突出贡献的是阿基米德。
第二阶段：
从伽利略到牛顿。是经典力学从基本要领、基本定律到建成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学打下重要基础。
第三阶段：
牛顿之后。经典力学又有新的发展，这一阶段主要是后人对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。
1、把人类对整个自然界的认识推进到一个新水平，牛顿从力学上证明了自然界的统一；
2、经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本特征，这标志着近代理论自然科学的诞生，也成为其他各门自然科学的典范；
3、经典力学的建立对自然科学和科技的发展、社会的进步具有深远影响：
①经典力学形成的科学研究方法的推广应用；
②经典力学与其他基础科学相结合产生了许多交叉学科，促进了自然科学的进一步发展；
③经典力学在科学技术上有广泛的应用，促进了社会文明的发展。
1、经典力学只适用于处理物体的低速运动（v <2、经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象
3、经典力学规律只在惯性参考系中成立
——经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相比）的情形，且只在惯性参考系中成立。
惯性参考系与非惯性系：
凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。
有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。
②所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系
经典力学的时空观
(1)空间是绝对静止不动的(即绝对空间)，时间是绝对不变的(即绝对时间)．
(2)空间和时间跟任何外界物质的存在及其运动情况无关．
(3)空间是三维欧几里得空间，时间是一维的，空间和时间彼此独立．
概述：绝对的真实的数学时间,就其本质而言，是永远均匀地流逝，与任何外界无关．绝对空间就其本质而言是与任何外界事物无关的，它从不运动，并且永远不变.这就是经典力学的时空观，也称为绝对时空观．
几个具体结论
①、同时的绝对性．②、时间间隔的绝对性．③、空间距离的绝对性．
1．狭义相对论的两个假设
(1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都相同——相对性原理．
(2)不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都相同——光速不变原理．
这是爱因斯坦在前人的实验基础上提出的假设，这两个假设就是狭义相对论的基础．
相对速度公式：
2．狭义相对论的几个结论：
(1)“同时”的相对性；
对于光速不变的原理的证明，首先对“同时”这个概念进行了研究：在一个惯性系中同时发生两个事件，在另一个惯性系中可能是不同时的，即“同时”是相对的．
(2)运动的时钟变慢；
时钟相对于观察者运动时，观察者会看到它变慢了，运动速度越快，效果越明显．即运动的时钟变慢．在运动参考系中的时间节奏变缓慢了.(一切物理过程、化学过程乃至观察者自己的生命节奏均变慢了)日常生活中的时间延缓效应可以忽略，在运动速度接近光速时,则变得特别重要．
相对时间公式：
(3)运动的尺子变短；
一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，而在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化.
相对长度公式：
(4)物体质量随速度的增加而增加．
物体运动时的质量比静止时的质量大，且速度越大，质量越大，当速度接近光速时，质量趋于无穷大。
相对质量公式：
特别提醒：相对论的研究对象是超越我们日常经验的高速运动世界和广阔的宇宙，这是我们难以理解相对论的主要原因．当速度很大时，长度和时间都跟着变化了，这时对宇宙的看法也必然要变化，长度和时间与物质是紧密相关的，是不能离开物质而独立存在的．