《2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 2 了解相對論(選學(xué))3 初識量子論(選學(xué))課件 教科版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 2 了解相對論(選學(xué))3 初識量子論(選學(xué))課件 教科版必修2.ppt（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、2了解相對論(選學(xué)) 3初識量子論(選學(xué)),第五章,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道狹義相對論中運(yùn)動長度l和運(yùn)動時鐘及質(zhì)量隨運(yùn)動速度的變化規(guī)律. 2.知道愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系，知道經(jīng)典力學(xué)是相對論力學(xué)在低速情況下的近似. 3.了解微觀現(xiàn)象中的不連續(xù)性或量子性. 4.知道微觀粒子具有波粒二象性；知道微觀粒子運(yùn)動不遵守確定性規(guī)律而遵守統(tǒng)計性規(guī)律；初步了解量子論的作用.,內(nèi)容索引,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、了解相對論 1.狹義相對論中的主要效應(yīng) (1)運(yùn)動長度l會 ，即l_. (2)運(yùn)動時鐘會 ，即 _. (3)物體質(zhì)量m隨速度v的增大而
2、，其關(guān)系為m_. (4)質(zhì)量m和能量E之間存在著一個相互聯(lián)系的關(guān)系式：E ，稱為質(zhì)能關(guān)系，式中c是 . (5)任何物體的速度不能超過 .,收縮,變慢,變大,mc2,光速,光速c,2.廣義相對論點(diǎn)滴 (1)當(dāng)光線通過強(qiáng)引力場時，光線在引力場中會發(fā)生 . (2)廣義相對論是 與 相結(jié)合的典范.在廣義相對論中，時間、 、 與 是緊密地聯(lián)系在一起的. 二、量子論的基本內(nèi)容 1.量子論認(rèn)為微觀世界的某些物理量不能 變化而只能取某些_ 值，相鄰兩分立值之差稱為該物理量的一個量子. 2.一切微觀粒子都具有 . 3.由于微觀粒子運(yùn)動的特殊規(guī)律性，使一個微觀粒子的某些物理量不可能同時具有 的數(shù)值.,偏折,數(shù)學(xué),
3、空間,物質(zhì),連續(xù),分立,波粒二象性,物理學(xué),運(yùn)動,確定,判斷下列說法的正誤. (1)質(zhì)量是物體的固有屬性，任何時候都不會變.( ) (2)對于高速運(yùn)動的物體，它的質(zhì)量隨著速度的增大而增大.( ) (3)對于宏觀物體的低速運(yùn)動問題，相對論、量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)是一致的.( ) (4)光線經(jīng)過任何物體附近時都是沿直線傳播的.( ),即學(xué)即用,答案,重點(diǎn)探究,答案,一、了解相對論,1.地球繞太陽公轉(zhuǎn)的速度是3104 m/s，設(shè)在美國伊利諾斯州費(fèi)米實驗室的圓形粒子加速器可以把電子加速到0.999 999 999 987倍光速的速度，請思考： (1)地球的公轉(zhuǎn)速度在狹義相對論中屬于低速還是高速？被加速器加
4、速后的電子的速度呢？,答案地球公轉(zhuǎn)速度屬于低速，被加速器加速后的電子的速度屬于高速.,導(dǎo)學(xué)探究,(2)加速后電子的質(zhì)量比電子的靜止質(zhì)量增大了還是減小了？,答案加速后電子的質(zhì)量比電子的靜止質(zhì)量增大了.,答案,2.在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對論中，位移和時間的測量結(jié)果在不同的參考系中有何區(qū)別？,答案在經(jīng)典力學(xué)中，同一過程的位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中是相同的；在狹義相對論中，同一過程的位移和時間的測量結(jié)果在不同參考系中是不同的.,1.低速與高速 (1)低速：通常所見物體的運(yùn)動，如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體皆為低速運(yùn)動物體. (2)高速：有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光
5、速相接近，這樣的速度稱為高速. 2.速度對質(zhì)量的影響 (1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動狀態(tài)的改變而改變.,知識深化,(2)愛因斯坦的狹義相對論指出，物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大，即m ，其中m0是物體靜止時的質(zhì)量，m是物體速度為v時的質(zhì)量，c 是真空中的光速.在高速運(yùn)動時，質(zhì)量的測量結(jié)果是與運(yùn)動狀態(tài)密切相關(guān)的. 3.速度對物理規(guī)律的影響 對于低速運(yùn)動問題，一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理.對于高速運(yùn)動問題，經(jīng)典力學(xué)已不再適用，需要用相對論知識來處理. 4.位移、時間與參考系的關(guān)系 經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時間的測量與參考系無關(guān)，相對論認(rèn)為，同一過程的位移和時間的測量與參考系有關(guān)，在不同的參考系中測量結(jié)
6、果不同.,例1在靜止坐標(biāo)系中的正立方體邊長為l0，另一坐標(biāo)系以相對速度v平行于正立方體的一邊運(yùn)動.問在后一坐標(biāo)系中的觀察者測得的立方體的體積是多少？,解析,答案,物體靜止長度l0和運(yùn)動長度l之間的關(guān)系為： 上面的式子說明，相對于地面以速度v運(yùn)動的物體，從地面上看，沿著運(yùn)動方向上的長度變短了，速度越大，變短得越多. 理解： (1)在垂直于運(yùn)動方向不發(fā)生長度收縮效應(yīng)現(xiàn)象. (2)我們平常觀察不到這種長度收縮效應(yīng)，是因為我們生活在比光速低得多的低速世界里，長度收縮效應(yīng)極不明顯，即使運(yùn)動物體的速度達(dá)到v30 000 km/s(即0.1c)，長度收縮效應(yīng)也只不過是5，因此，在低速運(yùn)動中，vc，ll0，長
7、度收縮效應(yīng)可忽略不計.,解析在火箭A上的人看來，地面和火箭B都高速遠(yuǎn)離自己，由 知，在火箭A上的人觀察到的結(jié)果是地面和火箭B上的時鐘都變慢了，且vAvB，故地面的時鐘最慢，因此A正確，B、C、D錯誤.,例2A、B兩火箭沿同一方向高速飛過地面上的某處，vAvB，在火箭A上的人觀察到的結(jié)果正確的是 A.火箭A上的時鐘走得最快B.地面上的時鐘走得最快 C.火箭B上的時鐘走得最快D.火箭B上的時鐘走得最慢,解析,答案,理解：(1)時間延緩效應(yīng)是時空的一種屬性：在運(yùn)動參考系中的時間節(jié)奏變慢了.(一切物理過程、化學(xué)過程乃至觀察者自己的生命節(jié)奏都變慢了) (2)由于運(yùn)動是相對的，故在某一個參考系中觀察另一個
8、不同參考系里發(fā)生的物理事件時，總能感到時間延緩效應(yīng). (3)日常生活中的時間延緩效應(yīng)可以忽略不計，在運(yùn)動速度接近光速時，則變得特別明顯.,例3微觀粒子的速度很高，它高速運(yùn)動時的質(zhì)量明顯大于靜止時的質(zhì)量.在研究制造回旋加速器時必須考慮相對論效應(yīng)的影響.如圖1所示，1988年中國第一座高能粒子加速器北京正負(fù)電子對撞機(jī)首次對撞成功.在粒子對撞中，有一個電子經(jīng)過高壓加速，速度達(dá)到光速的 .試求此時電子的質(zhì)量變?yōu)殪o止時質(zhì)量的多少倍？,解析,答案,圖1,答案1.15倍,解析設(shè)電子靜止時的質(zhì)量為m0，根據(jù)愛因斯坦狹義相對論中高速運(yùn)動時的質(zhì)量與靜止質(zhì)量的關(guān)系得,在相對物體靜止的參考系中測量，物體具有最小的質(zhì)量
9、m0(稱為靜止質(zhì)量).在相對物體以速度v運(yùn)動的慣性系中測量，物體的運(yùn)動質(zhì)量為m,由于vm0，速度v越大，運(yùn)動質(zhì)量也越大.,答案,二、量子論的基本內(nèi)容,帶電物體所帶的電荷量能連續(xù)變化嗎？,答案最小的電荷量是一個電子(或質(zhì)子)所帶的電荷量，帶電體所帶的電荷量只能是一個電子(或質(zhì)子)所帶電荷量的整數(shù)倍，故電荷量不能連續(xù)變化.,導(dǎo)學(xué)探究,經(jīng)典力學(xué)與相對論、量子理論的比較 (1)區(qū)別,知識深化,(2)聯(lián)系 當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速時，相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別. 當(dāng)另一個重要常量即“普朗克常量”可以忽略不計時，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別. 相對論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)
10、是二者在一定條件下的特殊情形.,例4關(guān)于經(jīng)典力學(xué)、狹義相對論和量子力學(xué)，下列說法中正確的是 A.狹義相對論和經(jīng)典力學(xué)是相互對立、互不相容的兩種理論 B.經(jīng)典力學(xué)包含于相對論之中，經(jīng)典力學(xué)是相對論的特例 C.經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀物體的運(yùn)動，量子力學(xué)只適用于微觀粒子的運(yùn)動 D.不論是宏觀物體，還是微觀粒子，經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的,答案,解析相對論沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是相對論在一定條件下的特殊情形，選項A錯誤，B正確. 經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速、弱引力的領(lǐng)域，選項C、D錯誤.,解析,達(dá)標(biāo)檢測,1.(對相對論的了解)關(guān)于經(jīng)典物理學(xué)和相對論，下列說法正確的是 A.經(jīng)典物理學(xué)和相對論是各自獨(dú)立
11、的學(xué)說，互不相容 B.相對論完全否定了經(jīng)典物理學(xué) C.相對論和經(jīng)典物理學(xué)是兩種不同的學(xué)說，二者沒有聯(lián)系 D.經(jīng)典物理學(xué)作為相對論在宏觀物體低速運(yùn)動時的特例，在自己的適用 范圍內(nèi)仍然成立,答案,解析,1,2,3,4,5,解析經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論在低速(vc)條件下的近似，即只要速度遠(yuǎn)小于光速，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換狹義相對論的公式就全部變化為牛頓經(jīng)典力學(xué)的公式，故A錯誤； 相對論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，而是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有各自成立范圍，故B、C錯誤； 經(jīng)典力學(xué)是狹義相對論在低速(vc)條件下的近似，因此經(jīng)典力學(xué)包含于相對論之中，經(jīng)典力學(xué)是相對論的特例，故D正確.,1,2,3,4,5,解析經(jīng)典力學(xué)只適用
12、于宏觀、低速、弱引力的情況，故A項錯誤； 狹義相對論沒有否定經(jīng)典力學(xué)，在宏觀低速情況下，相對論的結(jié)論與經(jīng)典力學(xué)沒有區(qū)別，故B項錯誤； 量子力學(xué)正確描述了微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律，故C項正確； 萬有引力定律只適用于弱相互作用力，而對于強(qiáng)相互作用力是不適用的，故D項錯誤.,2.(經(jīng)典力學(xué)、量子力學(xué)和狹義相對論)下列說法中正確的是 A.經(jīng)典力學(xué)適用于任何情況下的任何物體 B.狹義相對論否定了經(jīng)典力學(xué) C.量子力學(xué)能夠描述微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律性 D.萬有引力定律也適用于強(qiáng)相互作用力,答案,解析,1,2,3,4,5,3.(鐘慢效應(yīng))話說有兄弟倆個，哥哥乘坐宇宙飛船以接近光速的速度離開地球去遨游太空，經(jīng)過一段時間
13、返回地球，哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己要蒼老許多，則該現(xiàn)象的科學(xué)解釋是 A.哥哥在太空中發(fā)生了基因突變，停止生長了 B.弟弟思念哥哥而加速生長 C.由相對論可知，物體速度越大，其時間進(jìn)程越慢，生理進(jìn)程也越慢 D.這是神話，科學(xué)無法解釋,答案,1,2,3,4,5,解析,4.(尺縮效應(yīng))假設(shè)地面上有一列火車以接近光速的速度運(yùn)行，其內(nèi)站立著一個中等身材的人，站在路旁的人觀察車?yán)锏娜?，觀察的結(jié)果是 A.這個人是一個矮胖子B.這個人是一個瘦高個子 C.這個人矮但不胖D.這個人瘦但不高,答案,1,2,3,4,5,解析,5.(速度對質(zhì)量的影響)真空中的光速為c3.0108 m/s，如果一個物體的運(yùn)動速度為v12.4108 m/s時，質(zhì)量為3 kg.當(dāng)它的速度為1.8108 m/s時，質(zhì)量為多少？,答案,解析,1,2,3,4,5,答案2.25 kg,1,2,3,4,5,
2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 2 了解相對論(選學(xué))3 初識量子論(選學(xué))課件 教科版必修2.ppt
