高中物理第五章经典力学的成就与局限性2了解相对论(选学)3初识量子论(选学)省公开课一等奖新名师优质.pptx

2,了解相对论,(,选学,),3,初识量子论,(,选学,),第五章,1/30,学习,目标,1.,知道狭义相对论中运动长度,l,和运动时钟及质量随运动速度改变规律,.,2.,知道爱因斯坦质能关系，知道经典力学是相对论力学在低速情况下近似,.,3.,了解微观现象中不连续性或量子性,.,4.,知道微观粒子含有波粒二象性；知道微观粒子运动不恪守确定性规律而恪守统计性规律；初步了解量子论作用,.,2/30,内容索引,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测评价 达标过关,自主预习,预习新知 扎实基础,3/30,自主预习,4/30,一、了解相对论,1.,狭义相对论中主要效应,(1),运动长度,l,会即,l,_,.,(2),运动时钟会,，即,_,.,(3),物体质量,m,随速度,v,增大而,，其关系为,m,_.,(4),质量,m,和能量,E,之间存在着一个相互联络关系式：,E,，称为质能关系，式中,c,是,.,(5),任何物体速度不能超出,.,收缩,变慢,变大,mc,2,光速,光速,c,5/30,2.,广义相对论点滴,(1),当光线经过强引力场时，光线在引力场中会发生,.,(2),广义相对论是,与,相结合典范,.,在广义相对论中，时间、,、,与,是紧密地联络在一起,.,二、量子论基本内容,1.,量子论认为微观世界一些物理量不能,改变而只能取一些,_,值，相邻两分立值之差称为该物理量一个量子,.,2.,一切微观粒子都含有,.,3.,因为微观粒子运动特殊规律性，使一个微观粒子一些物理量不可能同时含有,数值,.,偏折,数学,空间,物质,连续,分立,波粒二象性,物理学,运动,确定,6/30,判断以下说法正误,.,(1),质量是物体固有属性，任何时候都不会变,.(,),(2),对于高速运动物体，它质量伴随速度增大而增大,.(,),(3),对于宏观物体低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致,.(,),(4),光线经过任何物体附近时都是沿直线传输,.(,),即学即用,答案,7/30,重点探究,8/30,答案,一、了解相对论,1.,地球绕太阳公转速度是,3,10,4,m/s,，设在美国伊利诺斯州费米试验室圆形粒子加速器能够把电子加速到,0.999 999 999 987,倍光速速度，请思索：,(1),地球公转速度在狭义相对论中属于低速还是高速？被加速器加速后电子速度呢？,答案,地球公转速度属于低速，被加速器加速后电子速度属于高速,.,导学探究,(2),加速后电子质量比电子静止质量增大了还是减小了？,答案,加速后电子质量比电子静止质量增大了,.,9/30,答案,2.,在经典力学和狭义相对论中，位移和时间测量结果在不一样参考系中有何区分？,答案,在经典力学中，同一过程位移和时间测量结果在不一样参考系中是相同；在狭义相对论中，同一过程位移和时间测量结果在不一样参考系中是不一样10/30,1.,低速与高速,(1),低速：通常所见物体运动，如行驶汽车、发射导弹、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能够与光速相靠近，这么速度称为高速,.,2.,速度对质量影响,(1),在经典力学中，物体质量不随运动状态改变而改变,.,知识深化,11/30,(2),爱因斯坦狭义相对论指出，物体质量随速度增大而增大，即,m,，其中,m,0,是物体静止时质量，,m,是物体速度为,v,时质量，,c,是真空中光速,.,在高速运动时，质量测量结果是与运动状态亲密相关,.,3.,速度对物理规律影响,对于低速运动问题，普通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，需要用相对论知识来处理,.,4.,位移、时间与参考系关系,经典力学认为位移和时间测量与参考系无关，相对论认为，同一过程位移和时间测量与参考系相关，在不一样参考系中测量结果不一样,.,12/30,例,1,在静止坐标系中正立方体边长为,l,0,，另一坐标系以相对速度,v,平行于正立方体一边运动,.,问在后一坐标系中观察者测得立方体体积是多少？,解析,答案,13/30,物体静止长度,l,0,和运动长度,l,之间关系为：,上面式子说明，相对于地面以速度,v,运动物体，从地面上看，沿着运动方向上长度变短了，速度越大，变短得越多,.,了解：,(1),在垂直于运动方向不发生长度收缩效应现象,.,(2),我们日常观察不到这种长度收缩效应，是因为我们生活在比光速低得多低速世界里，长度收缩效应极不显著，即使运动物体速度到达,v,30 000 km/s(,即,0.1,c,),，长度收缩效应也只不过是,5,，所以，在低速运动中，,v,c,，,l,l,0,，长度收缩效应可忽略不计,.,总结提升,14/30,解析,在火箭,A,上人看来，地面和火箭,B,都高速远离自己，由,知，在火箭,A,上人观察到结果是地面和火箭,B,上时钟都变慢了，且,v,A,v,B,，故地面时钟最慢，所以,A,正确，,B,、,C,、,D,错误,.,例,2,A,、,B,两火箭沿同一方向高速飞过地面上某处，,v,A,v,B,，在火箭,A,上人观察到结果正确是,A.,火箭,A,上时钟走得最快,B.,地面上时钟走得最快,C.,火箭,B,上时钟走得最快,D.,火箭,B,上时钟走得最慢,解析,答案,15/30,了解：,(1),时间延缓效应是时空一个属性：在运动参考系中时间节奏变慢了,.(,一切物理过程、化学过程乃至观察者自己生命节奏都变慢了,),(2),因为运动是相正确，故在某一个参考系中观察另一个不一样参考系里发生物理事件时，总能感到时间延缓效应,.,(3),日常生活中时间延缓效应能够忽略不计，在运动速度靠近光速时，则变得尤其显著,.,总结提升,16/30,例,3,微观粒子速度很高，它高速运动时质量显著大于静止时质量,.,在研究制造盘旋加速器时必须考虑相对论效应影响,.,如图,1,所表示，,1988,年中国第一座高能粒子加速器,北京正负电子对撞机首次对撞成功,.,在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度到达光速,.,试求此时电子质量变为静止时质量多少倍？,解析,答案,图,1,答案,1.15,倍,解析,设电子静止时质量为,m,0,，依据爱因斯坦狭义相对论中高速运动时质量与静止质量关系得,17/30,在相对物体静止参考系中测量，物体含有最小质量,m,0,(,称为静止质量,),.,在相对物体以速度,v,运动惯性系中测量，物体运动质量为,m,总结提升,因为,v,m,0,，速度,v,越大运动质量也越大,.,18/30,答案,二、量子论基本内容,带电物体所带电荷量能连续改变吗？,答案,最小电荷量是一个电子,(,或质子,),所带电荷量，带电体所带电荷量只能是一个电子,(,或质子,),所带电荷量整数倍，故电荷量不能连续改变,.,导学探究,19/30,经典力学与相对论、量子理论比较,(1),区分,知识深化,狭义相对论,经典力学适适用于低速运动物体；狭义相对论阐述物体在以靠近光速运动时所遵照规律,量子力学,经典力学适适用于宏观世界；量子力学能够正确描述微观粒子运动规律,广义相对论,经典力学在弱引力情况下与试验结果符合得很好；爱因斯坦广义相对论能够解释强引力情况下作用规律,20/30,2),联络,当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学与经典物理学结论没有区分,.,当另一个主要常量即,“,普朗克常量,”,能够忽略不计时，量子力学和经典力学结论没有区分,.,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特殊情形,.,21/30,例,4,关于经典力学、狭义相对论和量子力学，以下说法中正确是,A.,狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容两种理论,B.,经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论特例,C.,经典力学只适合用于宏观物体运动，量子力学只适合用于微观粒子运动,D.,不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用,答案,解析,相对论没有否定经典力学，经典力学是相对论在一定条件下特殊情形，选项,A,错误，,B,正确,.,经典力学适合用于宏观、低速、弱引力领域，选项,C,、,D,错误,.,解析,22/30,达标检测,23/30,1.,(,对相对论了解,),关于经典物理学和相对论，以下说法正确是,A.,经典物理学和相对论是各自独立学说，互不相容,B.,相对论完全否定了经典物理学,C.,相对论和经典物理学是两种不一样学说，二者没有联络,D.,经典物理学作为相对论在宏观物体低速运动时特例，在自己适用,范围内依然成立,答案,解析,1,2,3,4,5,24/30,解析,经典力学是狭义相对论在低速,(,v,c,),条件下近似，即只要速度远小于光速，经过数学变换狭义相对论公式就全部改变为牛顿经典力学公式，故,A,错误；,相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来，有各自成立范围，故,B,、,C,错误；,经典力学是狭义相对论在低速,(,v,c,),条件下近似，所以经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论特例，故,D,正确,.,1,2,3,4,5,25/30,解析,经典力学只适合用于宏观、低速、弱引力情况，故,A,项错误；,狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下，相对论结论与经典力学没有区分，故,B,项错误；,量子力学正确描述了微观粒子运动规律，故,C,项正确；,万有引力定律只适合用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用，故D,项错误,.,2.,(,经典力学、量子力学和狭义相对论,),以下说法中正确是,A.,经典力学适合用于任何情况下任何物体,B.,狭义相对论否定了经典力学,C.,量子力学能够描述微观粒子运动规律性,D.,万有引力定律也适合用于强相互作用力,答案,解析,1,2,3,4,5,26/30,3.,(,钟慢效应,),话说有弟兄俩个，哥哥乘坐宇宙飞船以靠近光速速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发觉弟弟比自己要苍老许多，则该现象科学解释是,A.,哥哥在太空中发生了基因突变，停顿生长了,B.,弟弟思念哥哥而加速生长,C.,由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢,D.,这是神话，科学无法解释,答案,1,2,3,4,5,解析,27/30,4.,(,尺缩效应,),假设地面上有一列火车以靠近光速速度运行，其内站立着一个中等身材人，站在路旁人观察车里人，观察结果是,A.,这个人是一个矮胖子,B.,这个人是一个瘦高个子,C.,这个人矮但不胖,D.,这个人瘦但不高,答案,1,2,3,4,5,解析,28/30,5.,(,速度对质量影响,),真空中光速为,c,3.0,10,8,m,/s,，假如一个物体运动速度为,v,1,2.410,8,m/s,时，质量为,3 kg.,当它速度为,1.8,10,8,m/s,时，质量为多少？,答案,解析,1,2,3,4,5,答案,2.25 kg,29/30,1,2,3,4,5,30/30,