學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精6經(jīng)典力學(xué)的局限性學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就．2．認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍．3．初步了解微觀和高速世界中的奇妙現(xiàn)象．4．了解相對(duì)論、量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系.考試要求必考a一、從低速到高速1．經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊領(lǐng)域，包括天體力學(xué)的研究中,經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了巨大的成就．2．狹義相對(duì)論闡述的是物體以接近光的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵從的規(guī)律．3．在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的，而狹義相對(duì)論指出,質(zhì)量要隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大，即m＝eq\f（m0,\r（1－\f（v2，c2）))，兩者在速度遠(yuǎn)小于光速的條件下是統(tǒng)一的．4．經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系無關(guān)，相對(duì)論認(rèn)為，同一過程的位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系有關(guān)，在不同的參考系中測(cè)量結(jié)果不同．二、從宏觀到微觀1．電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性，同時(shí)還具有波動(dòng)性,它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明，而量子力學(xué)能夠正確地描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．2．經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界．三、從弱引力到強(qiáng)引力1915年，愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對(duì)論，這是一種新的時(shí)空與引力的理論．在強(qiáng)引力的情況下,牛頓的引力理論不再適用．[即學(xué)即用]判斷下列說法的正誤．(1）洲際導(dǎo)彈的速度有時(shí)可達(dá)到6000m/s，此速度在相對(duì)論中屬于高速．(×）（2)質(zhì)量是物體的固有屬性,任何時(shí)候都不會(huì)變．(×）(3）對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的物體，它的質(zhì)量隨著速度的增大而增大．(√)(4)對(duì)于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問題，相對(duì)論、量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)是一致的．(√)（5）光線經(jīng)過任何物體附近時(shí)都是沿直線傳播的．（×）一、從低速到高速[導(dǎo)學(xué)探究](1）在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量有何不同？（2)在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對(duì)論中，位移和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同參考系中有何區(qū)別？答案(1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而改變，而在狹義相對(duì)論中，質(zhì)量要隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大．（2）在經(jīng)典力學(xué)中,同一過程的位移和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同參考系中是相同的；在狹義相對(duì)論中，同一過程的位移和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同參考系中是不同的．[知識(shí)深化］1．低速與高速(1）低速：通常所見物體的運(yùn)動(dòng)，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(dòng)物體．(2）高速：有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速．2．速度對(duì)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(dòng)狀態(tài)的改變而改變．(2）愛因斯坦的狹義相對(duì)論指出，物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大，即m＝eq\f(m0,\r（1－\f(v2,c2)）），其中m0是物體靜止時(shí)的質(zhì)量，m是物體速度為v時(shí)的質(zhì)量，c是真空中的光速．在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量的測(cè)量結(jié)果是與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)的．3．速度對(duì)物理規(guī)律的影響對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)問題，一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理．對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)問題，經(jīng)典力學(xué)已不再適用，需要用相對(duì)論知識(shí)來處理．4．位移、時(shí)間與參考系的關(guān)系經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系無關(guān),相對(duì)論認(rèn)為，同一過程的位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系有關(guān)，在不同的參考系中測(cè)量結(jié)果不同．例1關(guān)于物體的質(zhì)量，下列說法不正確的是（）A．在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是保持不變的B．在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量隨物體的速度變化而變化C．在狹義相對(duì)論中，物體靜止時(shí)的質(zhì)量最小D．在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大答案B解析在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是保持不變的，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在狹義相對(duì)論中，由于物體的速度v不可能達(dá)到光速c，所以v<c,1－(eq\f(v，c）)2〈1，根據(jù)m＝eq\f（m0,\r(1－\f(v，c）2）），可知選項(xiàng)C、D均正確．二、從宏觀到微觀[導(dǎo)學(xué)探究]1．粒子對(duì)撞機(jī)可以把質(zhì)子加速到接近于光速．如圖1，經(jīng)典力學(xué)是否適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?如何研究質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？圖1答案不適用．經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng)，描述微觀高速粒子的運(yùn)動(dòng)要用到量子力學(xué)．2．如圖2所示，“黑洞”是愛因斯坦廣義相對(duì)論中預(yù)言的一種特殊天體．它的密度極大，對(duì)周圍的物質(zhì)(包括光）有極強(qiáng)的吸引力，在研究“黑洞"時(shí)，經(jīng)典力學(xué)還適用嗎？如何研究“黑洞”問題？圖2答案不適用．經(jīng)典力學(xué)適用于弱引力問題，而“黑洞”問題屬于強(qiáng)引力問題，經(jīng)典力學(xué)不再適用，可以利用愛因斯坦的廣義相對(duì)論研究“黑洞"問題．[知識(shí)深化］經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論、量子理論的比較（1)區(qū)別狹義相對(duì)論經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體;狹義相對(duì)論闡述物體在以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律量子力學(xué)經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀世界；量子力學(xué)能夠正確描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律廣義相對(duì)論經(jīng)典力學(xué)在弱引力的情況下與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好；愛因斯坦的廣義相對(duì)論能夠解釋強(qiáng)引力情況下的作用規(guī)律（2）聯(lián)系①當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí),相對(duì)論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別．②當(dāng)另一個(gè)重要常數(shù)即“普朗克常量”可以忽略不計(jì)時(shí)，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別．③相對(duì)論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形．例2關(guān)于經(jīng)典力學(xué)、相對(duì)論和量子力學(xué)，下列說法中正確的是（）A．狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)是相互對(duì)立、互不相容的兩種理論B．經(jīng)典力學(xué)包含于相對(duì)論之中，經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論的特例C．經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng),量子力學(xué)只適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)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B解析相對(duì)論沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論在一定條件下的特殊情形，選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)C、D錯(cuò)誤．1．物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí),推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步．下列表述正確的是(）A．卡文迪許發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B．牛頓通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了萬有引力定律C．相對(duì)論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用D．愛因斯坦建立了狹義相對(duì)論，把物理學(xué)推到高速領(lǐng)域答案D解析萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的，但在實(shí)驗(yàn)室里的驗(yàn)證是卡文迪許進(jìn)行的，A、B錯(cuò)．相對(duì)論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)對(duì)于低速、宏觀運(yùn)動(dòng)仍適用，C錯(cuò)；狹義相對(duì)論的建立是人類取得的重大成就，它把物理學(xué)推到高速領(lǐng)域，D對(duì)．2．以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是（）A．低速宏觀弱引力下的運(yùn)動(dòng)問題B．高速微觀弱引力下的運(yùn)動(dòng)問題C．低速微觀強(qiáng)引力下的運(yùn)動(dòng)問題D．高速宏觀強(qiáng)引力下的運(yùn)動(dòng)問題答案A3．關(guān)于經(jīng)典力學(xué)和狹義相對(duì)論，下列說法中正確的是(）A．經(jīng)典力學(xué)既適用于低速運(yùn)動(dòng)，也適用于高速運(yùn)動(dòng)（速度接近于真空中的光速)B．狹義相對(duì)論只適用于高速運(yùn)動(dòng)（速度接近于真空中的光速），不適用于低速運(yùn)動(dòng)C．經(jīng)典力學(xué)只適用于高速運(yùn)動(dòng)，不適用于低速運(yùn)動(dòng)(速度接近于真空中的光速）D．狹義相對(duì)論既適用于高速運(yùn)動(dòng)(速度接近于真空中的光速），也適用于低速運(yùn)動(dòng)答案D解析經(jīng)典力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)，狹義相對(duì)論是普遍適用的,故D選項(xiàng)正確．4．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(duì)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(dòng)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C解析經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力的情況，故A項(xiàng)是錯(cuò)誤的;狹義相對(duì)論沒有否定經(jīng)典力學(xué)，在宏觀低速情況下，相對(duì)論的結(jié)論與經(jīng)典力學(xué)沒有區(qū)別，故B項(xiàng)是錯(cuò)誤的；量子力學(xué)正確描述了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，故C項(xiàng)是正確的；萬有引力定律只適用于弱相互作用力，而對(duì)于強(qiáng)相互作用力是不適用的，故D項(xiàng)是錯(cuò)誤的．5．下列說法中與愛因斯坦的相對(duì)論無關(guān)的是(）A．預(yù)言和發(fā)現(xiàn)了冥王星和海王星B．水星近日點(diǎn)旋進(jìn)存在每百年