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1.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)1.了解经典力学所取得的伟大成就及其对当时自然科学、社会发展的影响.认识经典力学的局限性和适用范围.2.知道经典时空观与相对论时空观之间的关系.初步了解相对论时空观中的基本观点,简要了解狭义相对论和广义相对论.3.了解量子论的基本内容.理论内容要点牛顿经典力学(1)成就:①解决常见物体运动问题②说明天体运动规律(2)局限:①超出宏观的、日常生活经验领域不适用②绝对时空观点不能解释高速运动领域现象③运动的连续性不能解释微观领域现象(3)适用范围:宏观(ϕ10-10m)、低速(v≪c)、弱引力场(如地球附近)理论内容要点爱因斯坦相对论狭义狭义相对论的主要效应:(1)长度收缩:在观测运动的物体时,物体沿运动方向上的长度变短(2)时钟变慢:在观测运动的时钟时,时钟显示的时间延缓(3)质量变化:物体的质量随速度的增大而增大(4)质能关系:物体的质量和能量之间存在着相互联系的关系式:E=mc2(5)速度上限:任何物体的速度都不能超过光速一般情况下,由于物体的速度v≪c,相对论效应消失,其结果还原为经典力学.因此认为经典力学是相对论力学在低速情况下的近似理论内容要点爱因斯坦相对论广义(1)爱因斯坦于1916年创立了广义相对论.根据该理论推得一些结果,如:①当光线通过强引力场时,光线会发生偏折,即时空会发生“弯曲”.②引力场存在引力波(2)广义相对论把时间、空间、物质及运动紧密地联系在了一起理论内容要点普朗克量子论(1)量子假设最早是由德国物理学家普朗克提出的,量子论是解决微观世界物质运动规律的强大武器(2)量子论认为微观世界的某些物理量是不连续的,只能取某些分立值,相邻两分立值之差称为一个量子(3)能量子的能量:e=hν,即能量子的能量跟频率成正比,在数值上等于辐射频率ν乘以一个常量,这个常量h称为普朗克常量(4)一切微观粒子都具有波粒二象性,粒子的质量或能量愈大时,波动性愈不显著,反之波动性愈显著.因此宏观物体可以看做只具有粒子性,而质量、能量小的微观粒子波动性较明显,因此粒子的运动就不遵守确定性规律,而是遵守统计规律探究一探究二经典力学的巨大成就和局限性(1)经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生.(2)经典力学把天体的运动和地球上物体的运动统一起来,实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合.(3)在研究方法上,人们把经典力学中行之有效的实验和数学相结合的方法推广到物理学的各个分支上,相继建立了热学、声学、光学、电磁学等,从而形成了完整的经典物理学体系探究一探究二人类对自然界的认识过程都是从肤浅到深刻,从片面到全面,一步步深入,一步步完善的,所以理论的完善也需要一个过程,经典力学理论不可能穷尽一切真理,必有其局限性,现在可认为经典理论是狭义相对论和量子理论的特例.(1)宏观物体与微观粒子行为的差异宏观物体具有粒子性.微观粒子不仅具有粒子性,同时还具有波动性,又称波粒二象性.(2)经典力学理论的适用范围弱引力相互作用下,低速运动的宏观物体特别提醒相对论和量子力学的出现,并不说明经典力学失去了意义,只是说明各有一定的适用范围.探究一探究二相对论的实例分析如果匀速直线运动的火车上沿着运动的方向放着一根木杆,坐在火车上的人测得木杆头尾坐标之差是木杆的长,但地面上的人则认为他不是同时测得木杆头尾的坐标,因为由于车在运动、杆在运动,它们的同时有相对性.同样,地面上的人认为是同时测量的,火车上的人认为是不同时的,经过严格的推导可得l=l′1-vc2l'为车上人测得的长度,l为地面上人测得的长度,由于1−vc21,所以𝑙𝑙′.其意义是:相对于地面以速度𝑣运动的物体,从地面上看,沿着运动方向上的长度变短了,速度越大,变短得越多,但是高度却没有什么变化,对于车上的人来说,车上一切和往常一样,只是地面上的物体和距离都变窄了、变短了.因为在生活中,我们处在一个低速环境中,长度收缩和时间膨胀效应很小,我们感觉不出来探究一探究二在一个匀速前进的车厢顶上有一平面镜,正下方有一光源(闪光光源),车顶到光源距离为h,对火车上的人来说,光从光源经平面镜回到光源所经过的时间为Δt'=2hc,对于地面上的人看到的光通过的路程为v𝛥t22=c𝛥t22−ℎ2,可得Δ𝑡=𝛥t'1-vc2,显然,由于𝑐𝑣,可知Δ𝑡Δ𝑡′这说明:关于闪光从光源出发,经小镜反射又回到光源处所经历的时间,地面上的观察者与运动的车上观察者的测量结果是不同的,运动的车上观察者测的时间间隔短些.该式子具有普遍意义,当从地面观察以速度v前进的火车时,车上的时间进程变慢了,不仅时间变慢了,物理、化学过程和生命的过程都变慢了,但车上的人都没有这种感觉,他们反而认为地面上的时间进程变慢了【例1】(多选)关于经典力学的成就,下列说法正确的是()A.经典力学把天体的运动与地球上物体的运动统一起来,是人类对自然界认识的第一次大综合,是人类认识史上的一次重大飞跃B.18世纪60年代,力学与原子物理学的发展及其与生产的结合,引发了第一次工业革命C.火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射,都是牛顿力学规律的应用范例D.经典力学是最早形成的物理理论,对后来的理论有重要影响点拨:熟悉经典力学的成就是解答本题的关键.解析:经典力学把天体的运动与地球上物体的运动统一起来,是人类认识史上的一次重大飞跃,并引发了第一次工业革命,选项A正确;18世纪60年代,力学与热学的发展及其与生产的结合,引发了第一次工业革命,选项B错误;航天器的发射与运行是牛顿力学规律的应用范例,选项C正确,同样,选项D正确.答案:ACD题后反思经典力学建立之前,人们对力学现象的研究一般只是反映在科技之中或完全融合在哲学之内,经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生,是人类科学在科学形态上的重要变革,我们要了解经典力学所取得的重大成就.【例2】地面上A、B两个事件同时发生.对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说(如图所示),哪个事件先发生?解析:可以设想在事件A发生时A处发出一闪光,事件B发生时B处发出一闪光.“两闪光相遇”作为一个事件,发生在线段AB的中点,这在不同参考系中看都是一样的.“相遇在中点”这个现象在地面系中很容易解释,两个闪光同时发出,两个闪光传播的速度一样,当然在线段的中点相遇.火箭上的人则有如下推理:地面在向火箭反方向运动,从闪光发生到两闪光相遇,线段中点向火箭的反方向运动了一段距离.因此闪光B传播的距离比闪光A长些,既然两个闪光的光速相同,一定是闪光B发出得早一些.即B事件先发生.答案:见解析题后反思在高速运动的领域里,只能用相对论的时空观分析,对于事物的时空量度,必须与特定的参考系相联系,单独地谈论时间长短和空间尺寸是毫无意义的.运用相对论时空观解题时,要把握好三类基本问题,即“钟慢效应”“尺缩效应”和“质增效应”.