1.查閱資料了解經典力學在科學研究和生產技術中的廣泛應用。
2.知道質量與速度的關系，知道高速運動中必須考慮速度對質量的影響。
【預習內容】
1．相對論給出了物體在 狀態(tài)下所遵循的規(guī)律，量子力學給出了 世界所遵循的規(guī)律，愛因斯坦引力理論解決了 作用下的相關問題，而經典力學只適用于 ，不適用于 。
2．在經典力學中，物體質量不隨 而改變，而在狹義相對論中，質量要隨物體 。
【預習自測】
1．20世紀初，著名物理學家愛因斯坦提出了 ，改變了經典力學的一些結論．在經典力學中，物體的質量是 的，而相對論指出質量隨著速度變化而 。
2．20世紀初期，建立了 ，它能夠正確地描述微觀粒子的運動規(guī)律。
3．經典力學只適用于解決 問題，不能用來處理 問題。
【我的疑惑】
【知識鏈接】
（1）狹義相對論
1905年，愛因斯坦發(fā)表了他的狹義相對論。
物質在相互作用中作永恒的運動，沒有不運動的物質，也沒有無物質的運動，由于物質是在相互聯(lián)系，相互作用中運動的，因此，必須在物質的相互關系中描述運動，而不可能孤立的描述運動。也就是說，運動必須有一個參考物，即必須在某一個參考系下描述運動。
伽利略曾經指出，運動的船與靜止的船上的運動不可區(qū)分，也就是說，當你在封閉的船艙里，與外界完全隔絕，那么即使你擁有最發(fā)達的頭腦，最先進的儀器，也無從感知你的船是勻速運動，還是靜止。更無從感知速度的大小，因為沒有參考。比如，不知道整個宇宙的整體運動狀態(tài)，因為宇宙是封閉的。愛因斯坦將其引用，作為狹義相對論的第一個基本原理：狹義相對性原理。其內容是：慣性系之間完全等價，不可區(qū)分。
著名的麥克爾遜--莫雷實驗徹底否定了光的以太學說，得出了光與參考系無關的結論。也就是說，無論你站在地上，還是站在飛奔的火車上，測得的光速都是一樣的。這就是狹義相對論的第二個基本原理，光速不變原理。
由這兩條基本原理可以直接推導出相對論的坐標變換式，速度變換式等所有的狹義相對論內容。比如速度變換，與傳統(tǒng)的法則相矛盾，但實踐證明是正確的，比如一輛火車速度是10m/s，一個人在車上相對車的速度也是10m/s，地面上的人看到車上的人的速度不是20m/s，而是(20-10-15))m/s左右。在通常情況下，這種相對論效應完全可以忽略，但在接近光速時，這種效應明顯增大，比如，火車速度是0.99倍光速，人的速度也是0.99倍光速，那么地面觀測者的結論不是1.98倍光速，而是0.999949倍光速。車上的人看到后面的射來的光也沒有變慢，對他來說也是光速。因此，從這個意義上說，光速是不可超越的，因為無論在那個參考系，光速都是不變的。速度變換已經被粒子物理學的無數實驗證明。正因為光的這一獨特性質，因此被選為四維時空的唯一標尺。
（2）廣義相對論
1915年，愛因斯坦發(fā)表了他的廣義相對論。他解釋了引力作用和加速度作用沒有差別的原因。他還解釋了引力是如何和時空彎曲聯(lián)系起來的，利用數學，愛因斯坦指出物體使周圍空間、時間彎曲，在物體具有很大的相對質量（例如一顆恒星）時，這種彎曲可使從它旁邊經過的任何其它事物(即使是光線)改變路徑。
廣義相對論指出，時空曲率將產生引力。當光線經過一些大質量的天體時，它的路線是彎曲的，這源于它沿著大質量物體所形成的時空曲率。因為黑洞是極大的質量的濃縮，它周圍的時空非常彎曲，即使是光線也無法逃逸。
（3）蟲洞
理論上，蟲洞是一個黑洞，它的質量非常大，把時空彎曲進了它自身之中，它的口開向宇宙的另一個空間及時間，或者也許完全進入另一個宇宙空間。也許能夠利用蟲洞建立一個時間旅行機器，但許多科學家們指出這個機器不可能重返到它自身被創(chuàng)建的時間之前。
探究案
【學習目標】
1. 牛頓運動定律的適用范圍。
2. 高速運動的物體，速度和質量之間的關系。
【學習重點】牛頓運動定律的適用范圍。
【學習難點】高速運動的物體，速度和質量之間的關系。
【方法指導】自主閱讀、合作探究。
【自主探究】
一 、從低速到高速
物體的質量與運動速度有關
在經典力學中，物體的質量是不隨運動狀態(tài)改變的。但是，按照愛因斯坦建立的狹義相對論，質量要隨物體運動速度的增大而增大。物體的質量與運動速度的關系是
式中m0是物體 質量，m是物體 時的質量，c是 。
可見，當v＜＜c時，m≈m0；當v趨近于c時，m趨近于無窮大。因此，當物體的速度 ，經典力學完全適用；當物體的速度 ，經典力學就不適用了。
例1． 地球以3×104m/s的速度繞太陽公轉時，它的質量增大到靜止質量的多少倍？如果物體的速度達到0.8c (c為真空中的光速)，它的質量增大到靜止質量的多少倍？
經典力學中速度疊加原理不再成立
一條河流中的水以相對河岸的速度v水岸流動，河中的船以相對于河水的速度v船水順流而下．在經典力學中，船相對于岸的速度即為v船岸=v船水+v水岸。
經驗告訴我們，這簡直是天經地義的．但是，仔細一看，這個關系式涉及兩個不同的慣性參考系，而速度總是與位移(空間長度)及時間間隔的測量相聯(lián)系．在牛頓看來，位移和時間的測量與參考系無關，正是在這種時空的觀念下，上式才成立．然而，相對論認為，同一過程的位移和時間的測量在不同的參考系中是不同的，因而上式不能成立，經典力學也就不再適用了。
二、從宏觀到微觀
問題1：同學們閱讀教材“從宏觀到微觀”部分，并思考經典力學是適用于宏觀物體還是微觀物體？
問題2：相對論和量子力學的出現(xiàn)，是否表示經典力學失去了意義?
三、從弱引力到強引力
問題1：實際的天文觀測，行星的運行軌道并不是嚴格閉合的，它們的近日點在不斷地旋進．經典力學的解釋令人滿意嗎?用什么理論來圓滿地進行了解釋?
問題2：歷史上的科學成就與新的科學成就的關系是什么?
總結：牛頓運動定律的適用范圍？
【課后作業(yè)】
1.認真閱讀教材，認識到物理中的結論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認識知識的變化性和無窮性，培養(yǎng)獻身于科學的時代精神。
2.請完成教材P53頁第1、2題。

訓練案
1.關于經典力學和狹義相對論，下列說法中正確的是（ ）
A．經典力學只適用于低速運動，不適用于與高速運動（速度接近于真空中的光速）
B．狹義相對論只適用于高速運動（速度接近于真空中的光速），不適用于低速運動
C．經典力學既適用于低速運動，也適用與高速運動（速度接近于真空中的光速）
D．狹義相對論既適用于高速運動（速度接近于真空中的光速），也適用于低速運動
2.相對論告訴我們，物體運動時的質量與其靜止時的質量相比：（ ）
A.運動時的質量比靜止時的質量大 B.運動時的質量比靜止時的質量小
C.運動時的質量與靜止時的質量相等 D.是兩個不同的概念無法比較
3. 經典力學不能適用下列哪些運動（ ）
A.火箭的發(fā)射 B.宇宙飛船繞地球的運動
C.“勇氣號”宇宙探測器 D.微觀粒子的波動性
4.日常生活我們并沒發(fā)現(xiàn)物體的質量隨物體的運動的速度變化而變化，其原因是（ ）
A.運動中物體無法稱量質量 B.物體的速度遠小于光速，質量變化極小
C.物體的質量太大 D.物體的質量不隨速度的變化而變化
5.以下關于物體的質量的說法中正確的是（ ）
A．質量是物體固有的屬性，其大小與物體運動的速度無關
B．只有當物體運動的速度遠小于光速時，才可以認為質量不變
C．只有當物體運動的速度遠小于光速時，物體的質量才增大
D．物體速度大，說明受力大，同時物體的質量也增大
6．相對論給出了物體在 狀態(tài)下所遵循的規(guī)律，量子力學給出了 世界所遵循的規(guī)律，愛因斯坦引力理論解決了 作用下的相關問題，而經典力學只適用于 ，不適用于 。
7. 如果真空中的光速為c＝3×108m/s，當一個物體的運動速度為v1＝2.4×108 m/s時，質量為3kg，當它的速度為v2＝1.8×108m/s時，質量為多少？

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6. 經典力學的局限性

版本： 人教版 (新課標)

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