第六章 万有引力与航天与航天 第7讲 经典力学的局限性 目标定位 1.了解经典力学的发展历程和伟大成就. 2.知道经典力学的局限性和适用范围. 3.知道质量与速度的关系，知道高速运动中物体的 质量不再是恒定的. 1预习导学 梳理识记点拨 2课堂讲义 理解深化探究 3对点练习 巩固应用反馈 4 第7讲 经典力学的局限性 预习导学 梳理识记点拨 一、从低速到高速 1.经典力学的基础是 ，牛顿运动定律和万 有引力定律在 、 、 的广阔领域，包 括 力学的研究中，取得了巨大的成就. 2.狭义相对论阐述的是物体以 的速度运动时所 遵从的规律. 接近光 牛顿运动定律 宏观低速弱引力 天体 5 第7讲 经典力学的局限性 4.经典力学认为位移和时间的测量与参考系 (填“有”或“ 无”)关，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考 系 关，在不同的参考系中测量结果 . 速度远小于光速 不同 不变 增大 无 有 6 第7讲 经典力学的局限性 想一想 对于高速运动的物体，它的质量随着速度的 增加怎样变化？ 答案 在经典力学中，一个物体的质量在任何时候都 不变，但在相对论中，某物体的质量随着速度的增加 而变大. 7 第7讲 经典力学的局限性 二、从宏观到微观 1.电子、质子、中子等微观粒子不仅具有 性，同时 还具有 性， 能够正确地描述微观粒子的 运动规律. 2.经典力学只适用于 、 运动，不适用于 、 运动. 高速 粒子 波动量子力学 宏观低速微观 8 第7讲 经典力学的局限性 想一想 牛顿第二定律属经典力学理论，它在高速世界 还适用吗？ 答案 不再适用.在高速世界中，物体的质量随着速度的 增加而变大，物体的加速度不一定与它所受的外力成正 比，牛顿第二定律不再适用. 9 第7讲 经典力学的局限性 三、从弱引力到强引力 1.1915年，爱因斯坦创立了广义相对论.在强引力的情况 下，牛顿的引力理论 . 2.当物体的运动速度远小于光速c(3108 m/s)时，相对论 物理学与经典物理学的结论 ；当另一个重要常 数即“普朗克常量”(6.631034 Js)可以忽略不计时， 量子力学和经典力学的结论 . 没有区别 不再适用 没有区别 10 第7讲 经典力学的局限性 想一想 相对论与量子力学的出现是否否定了经典力学？ 答案 相对论与量子力学的出现，说明人类对自然界的 认识更加广泛和深入，而不表示经典力学已失去了意义， 它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围，经典力 学是相对论与量子力学的特例. 11 第7讲 经典力学的局限性 课堂讲义 理解深化探究 一、对经典力学的认识 1.成就：力学是以牛顿运动定律为核心的矢量力学，有 时也泛指描述低速、宏观物体机械运动的经典力学体系. 经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生，形成了一 个以实验为基础，以数学为表达形式的力学科学体系. 12 第7讲 经典力学的局限性 2.运用范围：在弱引力的情况下，牛顿引力理论适用；在 强引力的情况下，牛顿引力理论不再适用.低速运动的宏观 物体，经典力学适用； 而高速微观领域，经典力学不再 适用， 需要用相对论知识来处理. 3.低速与高速：通常所见物体的运动皆为低速运动，如行 驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等，速 度与光速相接近的速度称为高速. 13 第7讲 经典力学的局限性 例1 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，一般不适用于微观粒子，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 14 第7讲 经典力学的局限性 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 BCD 15 第7讲 经典力学的局限性 例2 以下说法正确的是( ) A.经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均 适用 B.经典力学理论具有一定的局限性 C.在经典力学中，物体的质量不随运动状态改变而改变 D.相对论和量子力学否定了经典力学理论 16 第7讲 经典力学的局限性 解析 经典力学理论具有一定的局限性，它只适用于低 速、宏观物体的运动，选项A错误，B正确； 在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变， 即物体的质量和物体运动的速度无关，选项C正确； 相对论和量子力学并没有否定过去的科学，而是认为经 典力学理论是在一定条件下的特殊情形，选项D错误. 答案 BC 17 第7讲 经典力学的局限性 二、对质量和速度关系的认识 18 第7讲 经典力学的局限性 例3 一个原来静止的电子，经电场加速后速度为v6106 m/s. 问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？ 答案 增大了0.02 % 19 第7讲 经典力学的局限性 针对训练 在粒子对撞机中，有一个电子经过高电压加速，速 度达到0.5c，则此时电子的质量变为静止时的_倍.(结果 保留三位小数) 1.155 20 第7讲 经典力学的局限性 对点练习 巩固应用反馈 对经典力学的认识 1.下列说法中正确的是( ) 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 21 第7讲 经典力学的局限性 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 律和经典力学的隶属关系，明确经典力学的适用范围， 才能正确解决此类问题，所以选B. 答案 B 22 第7讲 经典力学的局限性 2.牛顿运动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”七号飞船的高速发射 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 定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用. A 23 第7讲 经典力学的局限性 对质量和速度关系的认识 3.日常生活中，我们并没发现物体的质量随物体运动的 速度变化而变化，其原因是( ) A.运动中物体无法称量质量 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 24 第7讲 经典力学的局限性 答案 B 25 第7讲 经典力学的局限性 4.如果真空中的光速为c3.0108 m/s，当一个物体的运动 速度为v12.4108 m/s时，质量为3 kg.当它的速度为 1.8108 m/s时，质量为多少？ 26 第7讲 经典力学的局限性 答案 2.25 kg