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第6节经典力学的局限性目标导读1.了解经典力学的发展历程和伟大成就.2.认识经典力学的局限性和适用范围.3.初步了解微观和高速世界中的奇妙现象.4.了解相对论、量子力学的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人类世界观的作用．预习梳理1．在经典力学中，物体的质量是不随运动的状态的，而狭认相对论指出，质量要随着物体运动速度的而，即，式中m0是物体静止时的质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速．在低速运动中，物体的质量增大十分微小，可以忽略，经典力学完全适用．但如果物体的速度接近光速，物体的质量明显增大，经典力学就不适用了．改变增大增大2021mmcv2．在牛顿看来，位移和时间的测量与参考系，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是的．3．19世纪末20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们不仅具有，同时还具有.20世纪20年代，建立，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用．无关不同粒子性波动性量子力学4．经典力学的适用范围：只适用于运动，不适用于运动；只适用于世界，不适用于世界．5．爱因斯坦的广义相对论说明：在的作用下，牛顿引力理论将不再适用．低速高速宏观微观强引力探究归纳一、经典力学的局限性的理解典例1下列说法中正确的是()A．经典力学适用于任何情况下的任何物体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的规律性D．万有引力定律也适用于强相互作用力解析经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情况，A错误．狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下，相对论的结论与经典力学没有区别，B错误．量子力学正确地描述了微观粒子运动的规律，C正确．万有引力定律只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用的，D错误．C针对练习1下列说法正确的是()A．牛顿运动定律就是经典力学B．经典力学的基础是牛顿运动定律C．牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题D．经典力学可以解决自然界中所有的问题解析经典力学并不等于牛顿运动定律，牛顿运动定律只是经典力学的基础；经典力学并非万能，也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决自然界中所有的问题，因此只有搞清牛顿运动定律和经典力学的关系，明确经典力学的适用范围，才能正确解决此类问题．B二、经典时空观和相对论典例2关于经典力学和相对论，下列说法正确的是()A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例解析相对论的建立并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形，所以A、B、C均不正确，D正确．D针对练习2以下说法正确的是()A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子的运动均适用B．经典力学理论的成立具有一定的局限性C．在经典力学中，物体质量不随运动状态而改变D．相对论与量子力学否定了经典力学解析经典力学的成立是有条件的：适用于宏观、低速的物理过程，也就是说它的成立具有一定的局限性；经典力学中认为物体的质量不仅恒定不变，且与物体的速度和能量无关，相对论研究则表明：物体的质量将随着运动速率的增加而增大，但是相对论与量子力学并未否定经典力学理论．故选B、C.BC三、质量的相对论效应典例3一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v＝6×106m/s.问电子的质量是增大了还是减小了？改变了百分之几？思路点拨由爱因斯坦相对论可知，当物体的运动速度接近光速时，质量变化明显，而且越接近光速越显著．解析根据爱因斯坦的狭义相对论m＝m01－v2c2得运动后的质量增大了．m＝m01－v2c2＝m01－62×106×232×108×2＝1.0002m0所以改变的百分比为m－m0m0×100%＝0.02%.答案增大了0.02%针对练习3对于公式m＝m01－v2c2，下列说法中正确的是()A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量B．当物体的运动速度v0时，物体的质量mm0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速的速度运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化CDzxxk学科网四、牛顿万有引力定律与爱因斯坦引力理论的区别典例4下面说法中正确的是()①根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的12时，引力将变为原来的4倍；②按照广义相对论可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的12时，引力将大于原来的4倍；③在天体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大；④在天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大．A．①②B．③④C．①③D．②④解析当天体的实际半径远大于它们的引力半径时，由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异并不很大；但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大．故正确选项为A.答案A课时作业1．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指()A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域B．地球表面上的物质世界C．人眼能看到的物质世界D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界D2．20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，不适用于微观粒子．这说明()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．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律学.科.网解析人们对客观世界的认识要受到所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．答案BCD3．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．运动物体的质量无法称量B．物体的速度远小于光速，质量变化极小C．物体的质量太大D．物体的质量不随速度的变化而变化解析日常生活中物体的运动速度比光速小得多，根据m＝m01－v2c2可知，m与m0相差不多．B4．下列说法中正确的是()A．经典力学是以牛顿的三大定律为基础的B．经典力学在任何情况下都适用C．当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了D．相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义AC5．下列说法正确的是()A．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在相对论中，物体的质量也不随运动状态而改变B．在经典力学中，物体的质量随运动速度的增加而减小，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大C．在经典力学中，物体的质量是不变的，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度的增大而增大D．上述说法都是错误的C6．下面说法中正确的是()①当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；②当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；③当普朗克常量h(6.63×10－34J·s)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别；④当普朗克常量h(6.63×10－34J·s)不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别．A．①③B．②④C．①④D．②③Azxxk7．对于时空观的认识，下列说法正确的是()A．相对论给出了物体在低速运动时所遵循的规律B．相对论具有普遍性，经典物理学为它在低速运动时的特例C．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用D．经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验，因此在任何情况下都适用B8．牛顿定律不适用于下列哪些情况()A．研究原子中电子的运动B．研究“神舟五号”飞船的高速发射C．研究地球绕太阳的运动D．研究飞机从北京飞往纽约的航线解析牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，并注意到低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用．A学科网