16-17版 学业分层测评 第6章-6.1 经典力学的巨大成就和局限性
2016-2017学年高中物理第6章经典力学与现代物理6.1经典力学的巨大成就和局限教师用书沪科版必修2
6．1 经典力学的巨大成就和局限性学习目标知识脉络1.了解经典力学的发展历程，知道经典力学发展历程中有哪些物理学家作出了突出贡献．(重点)2.知道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．(重点)3.知道经典力学的局限性和适用范围．(重点、难点)4.体验科学探索的复杂历程及科学对社会的巨大贡献.经典力学的巨大成就[先填空]1．一座永垂不朽的纪念碑(1)《自然哲学的数学原理》的产生：英国科学家牛顿的代表作，成书于1687年．(2)《自然哲学的数学原理》介绍：全书共分两个部分．第一部分是“定义和注释”的基本定理或定律．第二部分是定律的应用，其内容包括：万有引力定律和行星运动；流体力学的开创性研究；天体力学和宇宙系统的开拓性研究(行星绕日运动、卫星绕行星运动、地面上的落体运动、抛体运动、彗星轨道、岁差以及潮汐现象等．)2．经典力学的巨大成就(1)把天体的运动与地上物体的运动统一起来了．(2)以经典力学为基础发展起来了天体力学、材料力学和结构力学等，得到了广泛的应用．(3)力学与热力学的结合引发了第一次工业革命．(4)经典力学是航天的理论基础．3．经典力学方法论的意义经典力学的研究方法以伽利略和牛顿最为典型，伽利略：理想实验法；牛顿：归纳—演绎法，建立理论体系．[再判断]1．《自然哲学的数学原理》是伽利略创作的．(×）2．经典力学的基础是牛顿运动定律．(√）3．经典力学对航空、航天技术有重要意义．(√）[后思考]经典力学的成就巨大，适用范围广泛，同学们讨论一下到底有哪些巨大贡献呢？【提示】经典力学对地上与天上的运动都有作用，对航天、运动学、天体力学、材料力学、结构力学等都有贡献．[合作探讨]探讨：经典力学是哪位科学家创立的？经典力学中的物理规律都是这位科学家一人发现的吗？【提示】牛顿创立了经典力学，经典力学是牛顿总结了前人的研究成果，形成了以实验为基础，以数学为表达形式的力学科学体系．[核心点击]1．发展历程从亚里士多德和阿基米德的物理学发展到经典力学体系经历了约两千年，经历了以哥白尼、开普勒和伽利略为代表的科学革命．牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，进行了一次科学的伟大的综合，即天与地、实验归纳与理论演绎、时空观与方法论、数学与哲学、物理思维与技术应用等方面的综合，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．2．伟大成就(1)把人类对整个自然界的认识推进到一个新水平，牛顿把天体的运动和地上运动统一起来，实现了天上力学和地上力学的综合，从力学上证明了自然界的统一性，这是人类认识史上的一次大飞跃和理论大综合，它开辟了一个新时代，并对科学发展的进程以及后代科学家们产生了极其深刻的影响．(2)经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本特征，这标志着近代理论自然科学的诞生，也成为其他各门自然科学的典范．牛顿运用归纳与演绎、综合与分析的方法极其清晰地得出了完善的力学体系，被后人称为科学美的典范，显示出物理学家在研究物理时，都倾向于选择和谐与自治的体系，追求最简洁、最理想的形式．(3)经典力学的建立对自然科学和科技的发展、社会进步具有深远影响．一是科学的研究方法推广应用到物理学的各个分支学科上，对经典物理学的建立意义重大；二是经典力学与其他基础科学相结合产生了许多交叉学科，促进了自然科学的进一步发展；三是经典力学在科学技术中有广泛的应用，促进了社会文明的发展．1.(多选)下列服从经典力学规律的是( )A．自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B．发射导弹、人造卫星、宇宙飞船C．物体运动的速率接近于真空中的光速D．能量的不连续现象【解析】经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B正确，C错误；能量的不连续现象涉及量子论，不适合用经典力学来解释，所以D错误．【答案】AB2．(多选)对于经典力学理论，下列说法中正确的是( )A．经典力学是物理学和天文学的基础，也是现代工程技术的理论基础B．经典力学的理论体系是经过几代科学家长期的探索，历经曲折才建立起来的C．经典力学具有丰富的理论成果，也建立了验证科学的方法体系D．当物体运动速度很大(v→c)、引力很强、活动空间很小(微观)时，经典力学理论所得的结果与实验结果之间出现了较大的偏差【解析】建立经典力学理论的历程曲折、成果显著，但也存在一些局限性．【答案】ABCD人类对客观世界的认识经历了艰辛而复杂的过程，新理论的建立往往以原有理论为基础，而不是完全推翻或否定.经典力学的局限性[先填空]1．经典力学不适用于研究高速运动(接近光速)的物体．2．经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象．3．经典力学认为时间和空间是绝对的．[再判断]1．经典力学适用于低速运动不适用于高速运动．(√）2．经典力学中把时间和空间割裂开来，认为它们与物质运动无关．(√）3．经典力学应用广泛，适用于一切运动．(×）[后思考]一列火车的速度是10 m/s，一个人在车上相对于车以8 m/s的速度向前跑，那么他相对于地面的速度为18 m/s.若火车的速度为0.9c(c为光速)，人相对于车以0.5c的速度向前跑．还能用牛顿的经典力学去研究火车和人的运动规律吗？【提示】不能用．经典力学不适用于高速(接近光速)运动的物体．[合作探讨]探讨：如何理解经典力学的局限性？【提示】牛顿认为时间和空间是绝对的，他在这样的时间和空间中描述的机械运动在低速情况下是足够精确的．然而，牛顿把时间、空间割裂开来，认为它们与物质运动无关的观点，在微观和高速领域中就不适用了．所以像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽一切真理，它有自己的局限性，它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”．[核心点击]1．现代物理学已经揭示，超出宏观的、日常生活经验的领域，经典力学常常就不适用了．2．牛顿的绝对时空观认为时间、空间与物质及其运动完全无关，时间与空间也完全无关，它割裂了时间、空间、物质及其运动之间的联系，不能解释高速运动领域的许多现象．3．经典力学认为，一切运动都是连续变化，能量也是连续变化的，经典力学的运动观虽然给出了一幅机械运动的图景，却不能解释微观世界的许多现象．4．经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场的范围，经典力学对v→c、受到很强的引力作用的物体或活动范围在10－10m以内的微观粒子的运动，不再适用．3．下列说法正确的是( )A．牛顿定律就是经典力学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B项正确．【答案】 B4．(多选)关于经典力学，下列说法正确的是( )A．经典力学是科学家通过探索身边的物体运动而总结出的运动规律B．经典力学在理论和实践上取得巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此，它是完全正确的C．经典力学不适用于高速、微观领域，而自然界中又不存在惯性系，因此，它是完全错误的D．经典力学是人类长期对自然运动规律探索的一个发展阶段，随着探索的深入，视野的开阔，必然存在不完善的方面【解析】分析时既要看到经典力学的伟大成就，又要注意到经典力学的局限性及适用范围．由于认识水平的局限，科学家最早研究的是身边的事物．经典力学就是科学家通过探索身边的运动而总结出的运动规律，A项正确；经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功．但随着人们探索的深入、视野的开阔，人们发现经典力学也有局限性，它不适用高速、微观领域，所以B错误，C错误，D正确．【答案】AD一切科学的发展都是人们主动认识世界的过程，而每个人的研究又都是建立在前人的基础上，通过自己的努力去发展和提高.。
人教版必修二第六章第六节 《经典力学的局限性》学案+答案
6.6 《经典力学的局限性》学案【学习目标】（1）知道牛顿运动定律的适用范围；（2）了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用；（3）知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时。
【重点难点】1.牛顿运动定律的适用范围。
2.高速运动的物体，速度和质量之间的关系。
【课前预习】1．经典力学认为，物体的质量与物体的运动状态；而狭义相对沦认为，物体的质量随着它的速度的增大而，若一个物体静止时的质量为，则当它以速度运动时，共质量m= 。
2.每一个天体都有一个引力半径，半径的大小由决定；只要天体实际半径它们的引力半径，那么由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异。
但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异。
3.19世纪末和20世纪以来，物理学的研究深入到，发现、、等微观粒子不仅有、，而且有，它们的运动规律不能用经典力学来说明。
[堂中互动][问题探究1]经典力学发展和伟大成就[教师点拨]经典力学发展经历了三个阶段：第一阶段是在伽利略、牛顿时代之前，人们对力学现象的研究大多直接反映在技术之中或完全融合在哲学之内，物理学就整体而言还没有成为独立的科学；第二阶段是从伽利略到牛顿，是经典力学从基本要领、基本定律到建成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学打下重要基础。
如伽利略、笛卡儿对惯性的研究发现了惯性定律和重力作用下的匀加速运动，奠定了牛顿第一定律和第二定律的基本思想，开普勒对天体运动的研究发现了行星运动三定律，为万有引力定律奠定基础，惠更斯对碰撞问题的研究等。
第三阶段是牛顿之后经典力学的新发展，后人对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。
经过几百年的发展和完善，经典力学取得了伟大成就：1.1687年，牛顿在前人的基础上发表了《自然哲学的数学原理》，这是一部奠定了经典力学基础的划时代的著作。
在这本书中，牛顿用数学方法证明了万有引力定律和三大运动定律，被认为是“人类智慧史上最伟大的一个成就”。
高中物理 第6章 经典力学与现代物理 6.1 经典力学的巨大成就和局限性学案 沪科版必修
高中物理第6章经典力学与现代物理 6.1 经典力学的巨大成就和局限性学案沪科版必修6、1 经典力学的巨大成就和局限性思维激活科学的理论对实践有巨大的指导作用，请你从经典物理中找到一例加以论证、提示牛顿的万有引力定律在人类认识自然指导实践的过程中起到过巨大的作用，1781年3月3日，英国天文学家威廉赫歇耳发现天王星以后，世界上一些天文学家根据牛顿引力理论计算天王星轨道时，发现计算的结果总与实际观测位置不符合、这就引起人们思索：是牛顿理论有问题，还是另外有一个天体引力施加在天王星上？1845年，一位年仅26岁的英国剑桥大学青年教师亚当斯，通过计算研究认为在天王星轨道外还有一颗大行星，正是这颗未知的大行星的引力，才使理论计算和实际观测的位置不符合，他通过计算预报了这颗未知大行星在天空中的位置、然而，他的预报没有引起有关天文学家的重视、同样，1845年夏季，法国天文工作者勒威烈，也独立地通过计算预报了天王星轨道外这颗未知大行星在天空中的位置、德国柏林天文台长伽勒，根据勒威烈的预报位置，于1846年9月23日果然发现了这颗大行星、海王星的发现又使太阳系的边界向外延展了约17亿公里、海王星的发现是牛顿奠定的天体力学的辉煌成果，是理论指导实践的典范、自主整理一、一座永垂不朽的纪念碑1、《自然哲学的数学原理》的产生：英国科学家牛顿的代表作、成书于1687年、2、《自然哲学的数学原理》介绍：全书共分两个部分、第一部分是“定义和注释”“运动的基本原理”、第二部分是定律的应用，其内容包括：万有引力定律和行星的运动；流体力学的开创性研究；天体力学和宇宙系统的开拓性研究（行星的运动、卫星的运动、地面上的落体运动、抛体运动、彗星轨道、岁差以及潮汐现象等）、全书贯穿了牛顿和莱布尼兹分别独立发明的数学方法微积分、它在科学史上占有非常重要的地位，因为它标志着经典力学的建立、二、经典力学的巨大成就1、把天体运动与地上物体的运动统一起来了、2、以经典力学为基础发展起来了天体力学、材料力学、3、力学与热学结合引发了第一次工业革命、4、经典力学是航天的理论基础、三、经典力学方法论的意义经典力学的研究方法以伽利略和牛顿最为典型、伽利略：理想实验法、牛顿：归纳演绎法，建立理论体系、四、经典力学的局限性1、经典力学对时间和空间的认识（1）把一切自然现象都归结为机械决定论、（2）把时间、空间割裂开来，认为它们与物质运动无关、2、经典力学的适用范围（1）只适用于低速运动，不适用于高速运动、（2）只适用于宏观世界，不适用于微观世界、（3）只适用于弱引力环境，不适用于强引力环境、高手笔记亚里士多德、伽利略、牛顿的科学研究方法比较：科学家简介方法论意义科学成就亚里士多德Aristotle3841642意大利物理学家，开创近代自然科学研究方法的第一位学者观察提问、合理假设、数学变换、实验验证提出了新的研究方法数学推理和科学实验建立了摆的定律、惯性定律、自由落体定律，提出伽利略相对性原理，奠定了牛顿第一定律和第二定律的基本思想和经典力学的基础，他的工作使物理学成为独立的知识体系并从哲学中分化出来牛顿Newton1642—1727英国科学家，17世纪最伟大的科学巨匠重在分析与综合、归纳与演绎，强调论证要用实验验证更为深刻地实现了科学方法的丰富、发展与变革澄清了力和运动的观念，总结出万有引力定律和牛顿运动三定律，建立起完整的经典力学体系，从伽利略时代以来一个世纪的物理学工作，在牛顿手里得到了综合名师解惑1、经典力学有哪些成就？剖析：（1）把人类对整个自然界的认识推进到一个新水平，牛顿把天上的运动和地上的运动统一起来，实现了天上力学和地上力学的综合，从力学上证明了自然界的统一性，这是人类认识自然历史的第一次大飞跃和理论大综合，它开辟了一个新时代，并对学科发展的进程以及后代科学家们都产生了极其深刻的影响、（结合学生已学过的运动学动力学情况介绍）（2）经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本特征，这标志着近代理论自然科学的诞生，也成为其他各门自然科学的典范、牛顿运用归纳与演绎、综合与分析的方法，极其明晰地得出了完善的力学体系，被后人称为科学美的典范，显示出物理学家在研究物理时，都倾向于选择和谐与融洽的体系，追求最简洁、最理想的形式、（3）经典力学的建立对自然科学和科技的发展、社会进步具有深远影响、一是科学的研究方法推广应用到物理学的各个分支学科上，对经典物理学的建立意义重大；二是经典力学与其他基础科学相结合产生了许多交叉学科，促进了自然科学的进一步发展、三是经典力学在科学技术上有广泛的应用，促进了社会文明的发展、2、如何理解经典力学的局限性？剖析：（1）从低速到高速当物体运动速度远小于真空中光速时，经典力学处理这些运动完全适用、物体的质量m不随运动状态改变、而根据狭义相对论的观点，质量要随着物体运动速度的增大而增大、若物体的速度接近光速，物体的质量增大比较显著，不能忽略，经典力学不再适用、（2）由宏观到微观19世纪末和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粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明、这说明经典力学一般不适用于微观粒子、。
高中物理第5章经典力学的成就与局限性学业分层测评教科版必修2
第5章 经典力学的成就与局限性(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步．下列表述正确的是( )A ．牛顿发现了万有引力定律B ．牛顿通过实验证实了万有引力定律C ．相对论的创立表明经典力学已不再适用D ．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推广到高速领域【解析】 万有引力定律是牛顿发现的，但在实验室里加以验证是卡文迪许进行的，A 对，B 错；相对论并没有否定经典力学，经典力学对于低速、宏观物体的运动仍适用，C 错；狭义相对论的建立，是人类取得的重大成就，从而把物理学推广到高速领域，D 对．【答案】 AD2．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】 经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例，即当速度远小于光速时的特殊情形，故D 对．【答案】 D3．假设有兄弟俩个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，则该现象的科学解释是( )A ．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B ．弟弟思念哥哥而加速生长C ．由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢D ．这是神话，科学无法解释 【解析】 根据公式t ＝t 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可知，物体的速度越大，其时间进程越慢．【答案】 C4．相对论告诉我们，物体运动时的质量与其静止时的质量相比( ) A ．运动时的质量比静止时的质量大 B ．运动时的质量比静止时的质量小C ．运动时的质量与静止时的质量相等D ．是两个不同的概念，无法比较 【解析】 根据狭义相对论的质速关系m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2知，物体运动时的质量比静止时的质量大，A 对，B 、C 、D 错．【答案】 A5．(2016·攀枝花高一检测)关于爱因斯坦质能关系式，下列说法中正确的是( ) A ．E ＝mc 2中的E 是物体以光速c 运动的动能 B ．E ＝mc 2是物体的核能C ．E ＝mc 2是物体各种形式能的总和D ．由ΔE ＝Δmc 2知，在核反应中，亏损的质量Δm 与放出的能量ΔE 存在一定关系 【解析】 爱因斯坦的质能关系E ＝mc 2，只是说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系．物体的能量增大了，质量也增大；能量减小了，质量也减小．故只有D 项是正确的，其他均错．【答案】 D6．(多选)对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点下列说法正确的有( ) A ．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收的 B ．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C ．吸收的能量可以是连续的 D ．辐射和吸收的能量是量子化的【解析】 根据普朗克的量子理论 ，能量是不连续的，其辐射和吸收的能量只能是某一最小能量单位的整数倍，故A 、B 、D 均正确而C 错．【答案】 ABD7．如果真空中的光速为c ＝3.0×108m/s ，当一个物体的运动速度为v 1＝2.4×108m/s 时，质量为3 kg.当它的速度为1.8×108 m/s 时，则质量是( )A ．2.25 kgB ．2.50 kgC ．3.00 kgD ．2.10 kg【解析】 根据狭义相对论，m ＝m 01－ v c2，由题意知：m 1＝m 01－ v 1c2，m 2＝m 01－ v 2c2，则m 1m 2＝1－v 22c 21－v 21c2＝4535＝43， 解得m 2＝34m 1＝94 kg ＝2.25 kg.A 对．【答案】 A8．一支静止时长l 的火箭以v 的速度从观察者的身边飞过． (1)火箭上的人测得火箭的长度应为多少？ (2)观察者测得火箭的长度应为多少？(3)如果火箭的速度为光速的二分之一，观察者测得火箭的长度应为多少？ 【解析】 (1)火箭上的人测得的火箭长度与火箭静止时测得的长度相同，即为l . (2)火箭外面的观察者看火箭时，有相对速度v ，测量长度将变短，由相对论长度收缩效应公式知l ′＝l1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c2，其中c 为真空中的光速．(3)将v ＝c 2代入长度收缩效应公式得l ′＝32l .【答案】 (1)l (2)l1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2(3)32l [能力提升]9．如图512所示，a 、b 、c 为三个完全相同的时钟，a 放在水平地面上，b 、c 分别放在以速度v b 、v c 向同一方向飞行的两枚火箭上，且v b ＜v c ，则地面的观察者认为走得最慢的钟为( )【导学号：67120096】图512A ．aB ．bC ．cD ．无法确定【解析】 根据公式Δt ＝Δt ′1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可知，相对于观察者的速度v 越大，其上的时间进程越慢，由v c ＞v b ＞v a ＝0，知c 钟走得最慢．【答案】 C10．惯性系S 中有一边长为l 的正方形从相对S 系沿x 方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是()【解析】 由l ＝l 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c2可知沿速度方向即x 轴方向的长度变短了，而垂直于速度方向即y 轴方向的边长不变，故选项C 正确．【答案】 C11．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v ＝6×106m/s.问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？【解析】 根据爱因斯坦的狭义相对论m ＝m 01－v 2c2得出运动后的质量增大了．m ＝m 01－v 2c2＝m 01－62×106×232×108×2≈1.000 2m 0.所以改变的百分比为：m －m 0m 0×100%＝0.02%. 【答案】 增大 0.02%12．半人马星座α星是离太阳系最近的恒星，它距地球为4.3×1016m ．设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间．(1)若宇宙飞船的速率为0.999c ，按地球上时钟计算，飞船往返一次需多少时间？ (2)如以飞船上时钟计算，往返一次的时间又为多少？【解析】 (1)由于题中恒星与地球的距离s 和宇宙飞船的速度v 均是地球上的观察者测量的，故飞船往返一次，地球时钟所测时间间隔Δt ＝2s v＝2.87×108s.(2)可从相对论的时间延缓效应考虑．把飞船离开地球和回到地球视为两个事件，显然飞船上的钟测出两事件的时间间隔Δt ′是固定的，地球上所测的时间间隔Δt 与Δt ′之间满足时间延缓效应的关系式．以飞船上的时钟计算，飞船往返一次的时间间隔为Δt ′＝Δt1－v 2c2＝1.28×107s.【答案】 (1)2.87×108s (2)1.28×107s。
经典力学的成就。
B.微观低速问题
C.宏观低速问题
D.微观高速问题
【解析】选C.经典力学局限于运动速率远小于真空中光速
(低速)的宏观物体，对高速运动的物体和微观粒子不适用，
所以只有C正确.
二、相对论
1、狭义相对论
爱因斯坦针对经典力学的绝对时空观在处 理物体高速运动时所遇到困难，创立了狭 义相对论。
2、狭义相对论的两个基本假设
(4).物体的质量增大.
m
物体的静止质量m0和运动的质量m之间有如下关系：
m0 . 1 (v)2
c
(1)相对论中的时间延缓、长度缩短、质量增大现 象是观测效应，并非时钟走慢了，也并非是物体的长度、 质量变化了. (2)光速是物体运动的极限速度.
【典例2】一支静止时30 m的火箭以3 km/s的速度从观察者 的身边飞过. (1)观察者测得火箭的长度应为多少? (2)火箭上的人测得火箭的长度应为多少? (3)如果火箭的速度为光速的二分之一,观察者测得火箭的 长度应为多少?
2.经典力学的伟大成就
3、.经典力学的局限性和适用范围
⑴经典力学只适用于处理物体的低速运动（v <<c） ⑵经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象 ⑶经典力学规律只在惯性参考系中成立 ——经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相比）的情形， 且只在惯性参考系中成立。
※经典力学与与运动速度※
4、牛顿的万有引力定律认为：物体的半径减半，引力增 到原来的四倍，即符合“平方反比”规律。爱因斯坦引力 理论表明：物体间的距离减小时，它们间的引力比“平方 反比”规律增加得更快，距离越小，这种差别就越大
2.(双选)继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运 动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，创立了经典力学，揭 示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判 了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立 了相对论.这说明( ) A.世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部 分 B.人的意识具有能动性，能够正确地反映客观世界 C.人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化 D.第一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识
高中物理必修2经典力学的成就与局限性2
开普勒－发现了行星运动规律
经典物理学大师－牛顿，将经典力学概括表述为他的三个定律和万有引力定律：
牛顿第一定律：（惯性定律）
牛顿第二定律：（力与加速度之间的关系）
牛顿第三定律：（作用与反作用定律） >>>J
牛顿的这些成就都是在继承前人的观点上通过分析和推理得来，所以他自己说：我之所以看得远，那是因为站在巨人的肩膀上。
二、经典力学的伟大成就：
经典力学的科学意义： 经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生，是科学形态上的重要变革，把人类对整个自然界的认识推进到一个新的水平，促进了科学技术的发展和社会文明的进步。 经典力学的建立首次告诉人们，一个以现象观察和实验研究为基础的自然科学理论体系，其思想观点应该是明确透彻的。其体系结构应是严密完备、自洽和谐的，其数学表达应是严格、定量、可以操作的；这种理论不仅能够在一定范围内揭示事物的本质，做出定量的解释、推断和预言，而且理论本身的是非真伪、成立条件、适用范围等也都可以定量地检验和界定。这是一切自然科学理论应有的基本特征。牛顿伟大贡献的精髓正在于此。 >>>J
牛顿生平：
伟大的物理学家、天文学家和数学家，经典力学体系的奠基人。 牛顿1643年1月4日诞生于英格兰东部小镇乌尔斯索普一个自耕农家庭。出生前八九个月父死于肺炎。自小瘦弱，孤僻而倔强。3岁时母亲改嫁，由外祖母抚养。11岁时继父去世，母亲又带3个弟妹回家务农。在不幸的家庭生活中，牛顿小学时成绩较差，“除设计机械外没显出才华”。 牛顿曾因家贫停学务农，在这段时间里，他利用一切时间自学。放羊、购物、农 闲时，他都手不释卷，甚至羊吃了别人庄稼，他也不知道。他舅父是一个神父，有一 次发现牛顿看的是数学，便支持他继续上学。1661年6月考入剑桥大学三一学院。作 为领取补助金的“减费生”，他必须担负侍候某些富家子弟的任务。 在1665～1666年，伦敦流行鼠疫的两年间，牛顿回到家乡。这两年牛顿才华横溢，作出了多项发明。1667年重返剑桥大学，1668年7月获硕士学位。1669年巴罗推荐26岁的牛顿继任卢卡斯讲座教授，1672年成为皇家学会会员，1703年成为皇家学会终身会长。1699年就任造币局局长，1701年他辞去剑桥大学工作，因改革币制有功，1705年被封为爵士。1727年牛顿逝世于肯辛顿，遗体葬于威斯敏斯特教堂。
高中物理第六章万有引力与航天第6节经典力学的局限性讲义含解析新人教版必修220190411211
第6节经典力学的局限性一、从低速到高速1．经典力学的基础是牛顿运动定律，牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就。
2．狭义相对论阐述的是物体以接近光速的速度运动时所遵从的规律。
3．在经典力学中，物体的质量是不变的，而狭义相对论指出，质量要随物体运动速度的增大而增大，即 m ＝m 01－v 2c2，两者在速度远小于光速的条件下是统一的。
4．经典力学认为位移和时间的测量与参考系无关，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考系有关，在不同的参考系中测量结果不同。
二、 从宏观到微观1．电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明，而量子力学能够正确地描述微观粒子的运动规律。
2．经典力学的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。
1．20世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相 对论。
2．在经典力学中，物体的质量是固定不变的；狭义相 对论中指出质量随速度的变化而变化，其关系式为m ＝m 01－v 2c 2。
3．经典力学能精确地描述宏观物体的运动规律；量子 力学能正确描述微观粒子的运动规律。
4．经典力学不能解释水星旋进的情况，说明强引力情 形下，经典力学不再适用。
5．量子力学和相对论都没有否定过去的科学，而只认 为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形。
三、从弱引力到强引力1．1915年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种新的时空与引力的理论。
在强引力的情况下，牛顿的引力理论不再适用。
2．当物体的运动速度远小于光速c(3×108 m/s)时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别。
当另一个重要常数即“普朗克常量”(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。
1．自主思考——判一判(1)洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s，此速度在相对论中属于高速。
高中物理 第六章 第六节 经典力学的局限性教案 新人教版必修2
6.5 宇宙航行一、教材分析“宇宙航行”是人教版—普通高中《物理》教材·必修2—第六章“万有引力与航天”的第五小节。
主要介绍了万有引力定律的实践成就，及航天事业的发展及其巨大成果。
教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。
因此，本节课是“万有引力与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。
人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是学生学习、了解现代科技知识的一个极好素材。
通过对人造卫星原理、宇宙速度等宇宙航行知识的学习，学生不仅可以对万有引力定律有个更全面、更深入的认识，对人类进行宇宙航行有一个更为系统的了解，还有助于培养学生利用所学知识分析、解决实际问题的能力。
同时，也会让学生产生对航天科学的热爱，增强民族自豪感和自信心。
二、教学设计思路1.本节课是一节知识应用与扩展的课程，所以设计时注意加大知识含量，引起学生兴趣。
同时注意方法的培养，让学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。
围绕第一宇宙速度的讨论，让学生形成较正确的卫星运动图景。
2. 本课的教学设计中教师的主导作用表现为：积极创设问题情境、启发学生思维；学生的主体作用为：动脑、动口、动手。
而电教媒体则为这一切提供丰富的信息资源和交互平台。
3.运用现代教育技术能够扩展可视性，实现对现实的形象模拟。
本电教设计精心挑选了多媒体素材，对媒体的运用，力求体现引导认知性、体现逻辑性和现实模拟的真实性。
在每个环节，先用媒体让学生形成感性认知，以问题为中心，学生在观察与体验中思考，自觉地由浅入深，由感性到理性分层探索，再通过师生的讨论、分析、概括及应用，实现由感性认识上升为理性认识的飞跃。
将思维的发展贯穿于知识认知的全过程，是本课的一条主线。
多媒体素材的使用：图片（由嫦娥奔月、飞天壁画、神舟七号飞船等图片切入课题，增强学生对物理学科的亲切感，诱发学习动机）；Flash课件（1：牛顿关于人造卫星的猜想；2：在动态变化过程中认知三种宇速；3：卫星的运动特征）；视频录像（神七出仓、“嫦娥一号”发射全程：激发学生热情和兴趣，实现对现实的形象模拟，让学生体验科学的整体感）。
2016-2017学年高中物理第6章经典力学与现代物理6.1经典力学的巨大成就和局限性学业分层测评教师用书沪科版
6.1 经典力学的巨大成就和局限性(建议用时：45分钟)[学业达标]1．17世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是( )A．开普勒B．伽利略C．牛顿D．笛卡儿【解析】采用归纳与演绎法的科学家是牛顿，故C对．【答案】 C2．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【解析】A、B、C三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片面，没有全面描述，本题应选D.【答案】 D3．(多选)经典力学能适用下列哪些运动( )A．火箭的发射B．宇宙飞船绕地球的运动C．“勇气号”宇宙探测器D．微观粒子的波动性【解析】经典力学适用于宏观、低速、弱引力等领域，故A、B、C都适用，而研究微观粒子的波动性时，经典力学不再适用，D错误．【答案】ABC4．(多选)通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体参考系看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于非惯性系的有( )A．停在地面上的汽车B．绕地球做匀速圆周运动的飞船C．在大海上匀速直线航行的轮船D．进站时减速行驶的火车【解析】停在地面上的汽车和匀速直线航行的轮船是惯性系，而匀速圆周运动的飞船和减速行驶的火车是做变速运动，是非惯性系．【答案】BD5．在探索微观世界的过程中，科学家们常通过建立假说、模型来把握物质的结构及特点，不断拓展认识的新领域．关于假说，有如下表述，其中正确的是( ) A．假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理B．假说是对未知领域的事物或现象提出的一种推测C．假说是对一个问题的所有幻想和假定D．假说最终都可以变成科学理论【解析】物理学中的假说是对未知领域的事物或现象提出的一种推测．【答案】 B6．(多选)下列说法中正确的是( )A．开普勒发现了行星运动定律B．牛顿建立了万有引力定律C．卡文迪许测出了引力常量G的数值D．经典力学适用的领域有微观领域和低速领域【解析】开普勒总结得出了行星运动定律，故A正确；牛顿建立了万有引力定律，故B正确；牛顿建立了万有引力定律之后，卡文迪许用扭秤实验测出了引力常量G的数值，故C正确；经典力学适用的领域有宏观领域和低速领域，故D不正确．【答案】ABC7．(多选)下列有关伽利略在经典力学中的贡献的叙述，正确的是( )A．伽利略对运动进行了描述和分类，对自由落体运动规律进行了探索，得到了惯性原理，研究了抛体运动的轨迹B．伽利略提出了运动的相对性原理，开创了实验科学C．伽利略的研究，无论是在动力学的基本原理上，还是在动力学的研究方法上，都做出了奠基性的重要贡献D．伽利略发现了万有引力定律【解析】伽利略在经典力学上做出了突出贡献，上述A、B、C皆为其科学贡献．D项是牛顿的发现．【答案】ABC8．继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在世人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论，这说明( ) A．世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分B．人的认识具有能动性，都能够正确地反映客观世界C．人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化D．每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识【解析】发现总是来自于认识过程，观点总是为解释发现而提出的，主动认识世界，积极思考问题，追求解决(解释)问题，这是科学研究的基本轨迹．任何一个人对客观世界的认识都要受当时的客观条件和科学水平的制约，所以所形成的“正确理论”都有一定的局限性，爱因斯坦的相对论理论是对牛顿力学的理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战．综上所述，只有C正确．【答案】 C[能力提升]9．(多选)下列说法正确的是( )A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值B．物理学的发展，使人们认识到经典力学也有它的适用范围C．相对论和量子力学的出现，是对经典力学的全盘否定D．经典力学对处理低速运动的宏观物体具有相当高的实用价值【解析】牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用，解决问题时虽然有一定误差，但误差极其微小，可以忽略不计，虽然相对论和量子力学更加深入科学地认识自然规律，它是科学的进步，但并不表示对经典力学的否定，故选项B、D正确．【答案】BD10．(多选)关于经典力学的伟大成就，下列论述正确的是( )A．经典力学第一次实现了对自然界认识的理论大综合B．经典力学第一次预言了宇宙中黑洞的存在C．经典力学第一次向人们展示了时间的相对性D．人们借助于经典力学中的研究方法，建立了完整的经典物理学体系【解析】经典力学把天上物体和地上物体的运动统一起来，从力学上证明了自然界的多样性的统一，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合．在研究方法上，人们把经典力学中行之有效的实验与教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，形成了完整的经典力学体系．综上所述，应选A、D.【答案】AD11．20世纪以来，人们发现了一些事实，用经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的________运动问题，不能用来处理__________运动问题，只适用于________物体，不适用于________粒子．这说明人们对客观事物的具体认识在广度上是有________的，人们应当____________________．【答案】低速高速宏观微观局限性不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律12．以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用？【解析】经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用．经典力学与天文学相结合建立了天体力学；经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等．从地面上各种物体的运动到天体的运动；从大气的流动到地壳的变动；从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车的运动到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动；从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船等，所有这些都服从经典力学规律．【答案】见解析。
课时作业6：6.6 经典力学的局限性
6.6经典力学的局限性1．经典力学不能适用于下列哪些运动()A．火箭的发射B．宇宙飞船绕地球的运动C．“勇气号”宇宙探测器的运动D．以99%倍光速运行的电子束2．2013年6月，我国成功发射了搭载3名宇航员(其中一名女士)的“神州十号”飞船，在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小()A．等于7.9 km/sB．介于7.9 km/s和11.2 km/s之间C．小于7.9 km/sD．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间3.如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的()A．动能大B．向心加速度大C．运行周期长D．角速度小4．目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小．若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是()A．卫星的动能逐渐减小B．由于地球引力做正功，引力势能一定减小C．由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D．卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小5．已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，某人造地球卫星在距地球表面高度等于地球半径3倍处做匀速圆周运动，求：(1)卫星的线速度；(2)卫星绕地球做匀速圆周运动的周期．6．由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的() A．质量可以不同B．轨道半径可以不同C．轨道平面可以不同D．速率可以不同7．今年4月30日，西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8×107 m ．它与另一颗同质量的同步轨道卫星(轨道半径为4.2×107 m)相比( ) A ．向心力较小 B ．动能较大C ．发射速度都是第一宇宙速度D ．角速度较小8．宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的方法是( ) A ．飞船加速直到追上空间站，完成对接B ．飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接C ．飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接D ．无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接9．一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能减小为原来的14，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的( )A ．向心加速度大小之比为4∶1B ．角速度大小之比为2∶1C ．周期之比为1∶8D ．轨道半径之比为1∶210.质量为m 的人造地球卫星与地心的距离为r 时，引力势能可表示为E p ＝－GMmr ，其中G为引力常量，M 为地球质量．该卫星原来在半径为R 1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R 2，此过程中因摩擦而产生的热量为( ) A ．GMm ⎝⎛⎭⎫1R 2－1R 1B ．GMm ⎝⎛⎭⎫1R 1－1R 2C.GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 2－1R 1 D.GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 1－1R 2 11.如图所示，宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中会完全失重，下列说法中错误的是( )A ．宇航员仍受万有引力的作用B．宇航员受力平衡C．宇航员受万有引力和向心力D．宇航员不受任何作用力12．当人造卫星进入轨道做匀速圆周运动后，下列叙述不．正确的是()A．在任何轨道上运动时，地球球心都在卫星的轨道平面内B．卫星运动速度一定等于7.9 km/sC．卫星内的物体仍受重力作用，并可用弹簧测力计直接测出所受重力的大小D．因卫星处于完全失重状态，所以在卫星轨道处的重力加速度等于零13．宇宙飞船正在轨道上运行，地面指挥人员发现某一火箭残体的轨道与飞船轨道有一交点，于是通知宇航员飞船有可能与火箭残体相遇．宇航员随即开动飞船上的发动机使飞船加速，脱离原轨道，最终在新轨道上稳定运行．关于飞船在此过程中的运动，下列说法不．正确的是()A．飞船高度降低B．飞船高度升高C．飞船周期变小D．飞船的向心加速度变大14．2012年6月18日，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343 km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接．对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气．下列说法正确的是()A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B．如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加C．如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低D．航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用15．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星．中子星的半径较小，一般在7～20 km，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10 km，密度为1.2×1017 kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为多少？16．金星的半径是地球半径的0.95倍，质量为地球质量的0.82 倍，g取10 m/s2，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，求：(1)金星表面的自由落体加速度是多大？(2)金星的第一宇宙速度是多大？17.我国在2007年成功发射一颗绕月球飞行的卫星，计划在2012年前后发射一颗月球软着陆器，在2017年前后发射一颗返回式月球软着陆器，进行首次月球样品自动取样并安全返回地球，设想着陆器完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱，其过程如图所示，设轨道舱的质量为m，月球表面的重力加速度为g，月球的半径为R，轨道舱到月球中心的距离为r，引力常量为G，则试求：(1)月球的质量；(2)轨道舱的速度和周期．答案1．解析：选D.经典力学在低速运动的广阔领域(包括天体力学的研究)中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就，但在高速领域不再适用，故选项A 、B 、C 适用． 2．解析：选C.卫星在圆形轨道上运动的速度v ＝ GMr.由于r >R 地，所以v < GMR 地＝7.9 km/s ，C 正确．3.解析：选CD.由万有引力提供向心力有：GMm R 2＝mv 2R ＝ma ＝mω2R ＝m 4π2T 2R ，得环绕速度v＝GM R ，可知v 2<v 1，E k2<E k1，A 错误；由a ＝GMR2，可知a 2<a 1，B 错误；由T ＝2πR 3GM，可知T 2>T 1，C 正确；由ω＝GMR 3，可知ω2<ω1， D 正确． 4．解析：选BD.卫星半径减小时，分析各力做功情况可判断卫星能量的变化．卫星运转过程中，地球的引力提供向心力，G Mm r 2＝m v 2r ，受稀薄气体阻力的作用时，轨道半径逐渐变小，地球的引力对卫星做正功，势能逐渐减小，动能逐渐变大，由于气体阻力做负功，卫星的机械能减小，选项B 、D 正确．5．解析：设卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T ，根据万有引力定律和牛顿第二定律得 G Mm 4R 2＝m v 24R ，G Mm 4R 2＝m (2πT)2·4R 质量为m ′的物体在地球表面所受的重力等于万有引力的大小，即G Mm ′R 2＝m ′g联立以上三式解得v ＝12gR ，T ＝16πR g. 答案：(1)12gR (2)16πR g6．解析：选A.同步卫星运行时，万有引力提供向心力，GMm r 2＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 2r ＝m v 2r ，故有r 3T 2＝GM 4π2，v ＝GMr，由于同步卫星运行周期与地球自转周期相同，故同步卫星的轨道半径大小是确定的，速度v 也是确定的，同步卫星的质量可以不同．要想使卫星与地球自转同步，轨道平面一定是赤道平面．故只有选项A 正确．7．解析：选B.由F 向＝F 万＝G MmR 2知，中圆轨道卫星向心力大于同步轨道卫星(G 、M 、m 相同)，故A 错误；由E k ＝12mv 2，v ＝GM R ，得E k ＝GMm2R，且由R 中<R 同知，中圆轨道卫星动能较大，故B 正确；第一宇宙速度是最小的卫星发射速度，故C 错误；由ω＝ GMR 3可知，中圆轨道卫星角速度较大，故D 错误．8．解析：选B.由于宇宙飞船做圆周运动的向心力是地球对其施加的万有引力，由牛顿第二定律有GMm R 2＝m v 2R，得v ＝GMR，想追上同轨道上的空间站，直接加速会导致飞船轨道半径增大，由上式知飞船在一个新轨道上运行时速度比空间站的速度小，无法对接，故A 错误；飞船若先减速，它的轨道半径减小，但速度增大了，故在低轨道上飞船可接近或超过空间站．当飞船运动到合适的位置后再加速，则其轨道半径增大，同时速度减小，当刚好运动到空间站所在轨道时停止加速，则飞船的速度刚好等于空间站的速度，可完成对接，故B 正确．9．解析：选C.动能(E k ＝12mv 2)减小为原来的14，则卫星的环绕速度v 变为原来的12；由v ＝GMr知r 变为原来的4倍；由ω＝GM r 3，a 向＝GMr 2，T ＝4π2r 3GM 知ω变为原来的18，a 向变为原来的116，T 变为原来的8倍，故C 正确．10.解析：选C.人造卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供． 根据万有引力提供向心力得G Mm r 2＝m v 2r ①而动能E k ＝12mv 2②由①②式得E k ＝GMm2r ③由题意知，引力势能E p ＝－GMmr④ 由③④式得卫星的机械能E ＝E k ＋E p ＝－GMm2r由功能关系知，因摩擦而产生的热量Q ＝ΔE 减＝E 1－E 2＝GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 2－1R 1，故选项C 正确． 11.解析：选BCD.在绕地球做匀速圆周运动的空间站中，宇航员仍受万有引力作用，万有引力充当向心力，对支持物不再有压力，对悬挂物不再有拉力，处于完全失重状态，所以此时宇航员受且只受万有引力的作用，A 项正确，B 、C 、D 项错误．12．解析：选BCD.由于地球对卫星的万有引力提供向心力，所以球心必然是卫星轨道的圆心，A 正确．只有贴近地面做匀速圆周运动的卫星的速度才等于7.9 m/s ，其他卫星的线速度小于7.9 km/s ，B 错误．卫星绕地球做匀速圆周运动，其内部的物体处于完全失重状态，弹簧测力计无法测出其重力，地球在卫星轨道处产生的重力加速度等于其向心加速度，并不等于零，C 、D 错误．13．解析：选ACD.飞船加速，做离心运动，高度升高，故A 错误B 正确；轨道半径变大，周期变大，万有引力变小，向心加速度变小，故C 、D 错误．14．解析：选BC.本题虽为天体运动问题，但题中特别指出存在稀薄大气，所以应从变轨角度入手．第一宇宙速度和第二宇宙速度为发射速度，天体运动的速度为环绕速度，均小于第一宇宙速度，选项A 错误；天体运动过程中由于大气阻力，速度减小，导致需要的向心力F n ＝mv 2r 减小，做向心运动，向心运动过程中，轨道高度降低，且万有引力做正功，势能减小，动能增加，选项B 、C 正确； 航天员在太空中受地球引力，地球引力全部提供航天员做圆周运动的向心力，选项D 错误．15．解析：中子星上的第一宇宙速度即为它表面的环绕速度，由G Mm r 2＝m v 2r 得v ＝GMr又由M ＝ρV ＝43ρπr 3代入上式得v ＝2rπG ρ3＝5. 8×104 km/s. 答案：5. 8×104 km/s16．解析：(1)星球表面的物体所受重力近似等于万有引力，即mg ＝GMm R 2，g ＝GM R 2因此g 金g 地＝GM 金R 2金·R 2地GM 地＝0.82×(10.95)2≈0.909故g 金≈9.09 m/s 2.(2)绕星球做匀速圆周运动的物体，万有引力提供向心力，GMm r 2＝m v 2r ，v ＝GMr，当r 为星球半径时，v 为第一宇宙速度，地球第一宇宙速度v 地＝7.9 km/s. 因此v 金v 地＝GM 金R 金·R 地GM 地＝ 0.820.95≈0.93 则v 金≈7.34 km/s.答案：(1)9.09 m/s 2 (2)7.34 km/s17.解析：(1)设月球质量为M ，轨道舱绕月球表面做圆周运动时有：G MmR 2＝mg ①解得M ＝gR 2G.(2)轨道舱距月球中心为r ，绕月球做圆周运动，周期为T ，速度为v ，由牛顿第二定律得 G Mm r 2＝m v 2r ② 联立①②式得 v ＝RgrT ＝2πr v ＝2πr Rr g. 答案：(1)gR 2G(2)Rg r 2πr Rrg。
高中物理第6章经典力学与现代物理6.1经典力学的巨大成就和局限性教案沪科版必修2
6.1 经典力学的巨大成就和局限性教研中心教学指导一、课标要求1.了解经典力学的发展历程，知道经典力学发展历程中有哪些物理学家作出了突出贡献；2.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；3.认识经典力学的局限性和适用范围.4.通过对以牛顿为代表的经典力学的总结与回顾，体会前人的研究途径与方法，认识到经典力学的巨大成就以及对人类的影响.5.从认识论和方法论的角度介绍经典力学的局限性，培养学生的思想、方法.二、教学建议1.怎样介绍《原理》的产生背景、内容，怎样对《原理》进行评价？教材中安排了《原理》这部分内容目的是让学生了解在当时的社会背景、知识背景下，牛顿等科学家是怎样得到对整个物理学产生巨大影响的包括运动三定律的物理规律.教学中应该把重点放在让学生感受前人坚忍不拔的探索精神、科学严谨的思维方法和谦虚的态度，不要过多地介绍《原理》中的其他内容，对一些感兴趣的学生可以推荐其通过阅览室、互联网查阅更多的相关资料.2.对经典力学的巨大成就的教学，不能变成知识的总结和规律的整理，应该把重点放在让学生知道经典力学的重要地位、对人类产生的积极影响，他们的方法论对自然科学甚至社会科学都有重大的意义.3.经典力学的局限性的教学，应该在充分肯定经典力学的重要地位的前提下，从认识论的角度去引导学生，注意通过教学活动以达到培养学生科学的思想方法、正确的世界观.4.本节的教学应该自始至终地渗透科学观点和思维方法的培养，激发学生发现问题的兴趣，敢于向困难挑战的精神，能客观地、科学地对自己的研究成果进行评价.5.教学中可以结合牛顿、伽利略的杰出贡献，从他们超人的智慧、坚强的毅力的角度适时、适当地介绍一点物理学史.6.建议认真组织并评价课后作业3：撰写一篇题为“关于伽利略、牛顿的科学研究方法对物理学发展的意义”的小论文，鼓励学生通过各种渠道获取相关的信息.资源参考牛顿的绝对时空观在牛顿力学定律（包括惯性定律）的表达里没有明确指明，所谓“静止”“匀速直线运动”和“运动状态的改变”是对什么参考物体而言的.在牛顿力学中“力”是物体间的相互作用，这是与参考物体无关的，然而运动状态及其改变则与参考物体有密切关系.牛顿完全了解自己理论中存在的这一薄弱环节，他的解决办法是引入一个客观标准——绝对空间，用以判断各物体是处于静止、匀速运动，还是加速运动状态.牛顿承认，区分特定物体的绝对运动（即相对于绝对空间的运动）和相对运动，也非易事.不过，他还是提出了判据.譬如，用绳子将两个球系在一起，让它们保持在一定距离上，绕共同的质心旋转，从绳子的张力可以得知其绝对运动角速度的大小.“水桶实验”是牛顿提出的另一个更著名的实验.实验的大意如下：一个盛水的桶挂在一条扭得很紧的绳子上，然后放手，于是如图所示：牛顿“水桶实验”（1）开始时，桶旋转得很快，但水几乎静止不动.在粘滞力经过足够的时间使它旋转起来之前，水面是平的，完全与水桶转动前一样.（2）水和桶一起旋转，水面变成凹的抛物面.（3）突然使桶停止旋转，但桶内的水还在转动，水面仍然保持凹的抛物面.牛顿就此分析道，在第（1）（3）阶段里，水和桶都有相对运动，而在前者水是平的，后者水面凹下；在（2）（3）阶段里，无论水和桶有无相对运动，水面都是凹下的.牛顿由此得到结论，桶和水的相对运动不是水面凹下的原因.这个现象的根本原因是水在空间里绝对运动的加速度.绝对空间在哪里？牛顿曾经设想，在恒星所在的遥远的地方，或许在它们之外更遥远的地方.他提出假设，宇宙的中心是不动的，这就是他所想象的绝对空间.从现今的观点来看，牛顿的绝对时空观是不对的.不过，牛顿当时清楚地意识到，要想给惯性原理以一个确切的意义，那就必须把空间作为独立于物体惯性行为之外的原因引进来.爱因斯坦认为，牛顿引入绝对空间，对于建立的力学体系是必要的，这是在那个时代“一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路”.当代的物理教科书在讲牛顿力学时，为避免“绝对空间”的提法，都采用“惯性参考系”的概念.据考证，这想法是德国物理学家朗格（nge）提出的.在牛顿力学的框架中，给惯性系下的定义是惯性定律在其中成立的一类参考系，即在此类参考系中，一个不受外力作用的物体总是做匀速直线运动的.若要再问，怎样知道一个物体没有受到外力呢？回答说，此物体离开别的物体都足够远，它在惯性系中做匀速直线运动.这里似乎出现了一个逻辑循环.然而，仔细推敲我们的表述，是可在教科书中避免这种逻辑循环的.实验表明，在一个参考系中，只要某个物体符合惯性定律，则惯性定律将对其他物体成立.我们把惯性参考系定义为“对某一特定物体惯性定律成立的参考系”，这时再说惯性定律成立的条件是惯性系，就不构成逻辑循环了.从这里我们再次看到，惯性不是个别物体的性质，而是参考系，或者说，时空的性质.下文即将论述，用“惯性参考系”替代“绝对空间”，只是回避了牛顿力学的困难，作为阶段性的教学考虑是可取的，但是并没有真正解决问题.这样，在牛顿力学的框架里，我们必须严格地区分“惯性”和“非惯性”两类参考系，在惯性参考系内，惯性定律和其他牛顿力学定律成立；在非惯性参考系内，牛顿三定律不成立.在所有惯性参考系之间，伽利略相对性原理成立，从而它们都是平权的.在非惯性参考系内则会出现一些“反常”现象.请看下面这段描述.上文提到，惯性定律是不能直接用实验严格地验证的.设想有一位很严格的科学家，他相信惯性定律是可以用实验来证明或推翻的.他在水平的桌面上推动一个小球，并设法尽量消除摩擦（现代可以用气桌相当好地实现这一点），他观察到，小球确实相当精确地做匀速直线运动.正当他要宣布验证惯性定律成功时，忽然发现一切突然变得反常了.原来沿直线运动的小球偏向了一边，朝房子的墙壁滚去，他自己也感到有一种奇怪的力把他推向墙去.究竟发生了什么事？原来有人和他开玩笑.这位科学家的实验室没有窗户，与外界完全隔绝.开玩笑的人安装了一种机械，可以使整个房子旋转起来.旋转一开始，就出现上述各种反常现象，于是惯性定律被推翻了.我们都看到，在非惯性参考系内的“反常”现象，是出现了一些莫名其妙的“力”，即“惯性力”.在通常的教科书中对“惯性力”的解释大意是这样的，如果在非惯性系中的观察者要坚持用牛顿定律来解释他所观察到的力学现象，他必须假想有某种“惯性力”存在.惯性力是惯性在非惯性系里的表现，它与“真实力”有区别.“真实的”力是物体间的相互作用，施力的物体必受到受力物体给它的反作用.我们说惯性力是“虚假的”，因为不存在施加此力的物体，从而也就不存在反作用力.我们在形容词“真实的”和“虚假的”上打了引号.是因为这只是牛顿力学的说法，在广义相对论的理论中，这种说法就不那么绝对了.在平动的加速参考系中，质点所受的惯性力f惯=-ma，在转动的参考系中静止的原点受到惯性离心力，以速度v运动的质点除受到惯性离心力外，还受到一个科里奥利力f c=2mv×ω.例如，上面谈到牛顿的两球和水桶实验，涉及的是惯性离心力，使傅科摆摆面运动的是因地球自转引起的科里奥利力.。
2017-2018学年高中物理学业水平复习检测：专题五 经典力学的成就与局限 学业水平过关 含答案 精品
专题五 经典力学的成就与局限一、单项选择题Ⅰ(在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求)1．宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，若从宇宙飞船上与宇宙飞船相对静止释放一个物体，关于物体的运动情况，下列说法正确的是( )(导学号 57230087)A ．物体做匀速直线运动B ．物体做平抛运动C ．物体做自由落体运动D ．物体做匀速圆周运动解析：由于物体的速度与宇宙飞船相同，所受引力等于所需的向心力，因此做匀速圆周运动．答案：D2．两个质量均匀的球体相距r ，它们之间的万有引力为10－8N ，若它们的质量、距离都增加为原来的3倍，则它们之间的万有引力为( )(导学号 57230088)A ．4×10－8N B ．10－8N C ．2×10－8ND ．8×10－8N解析：由万有引力定律得F ＝Gm 1m 2r 2，当它们的质量、距离都增加为原来的三倍后，它们之间的万有引力变为F 1＝G 3m 1·3m 2（3r ）2＝G m 1m 2r 2＝F . 答案：B3．如图所示，在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A 、B 、C ，在某一时刻恰好在同一直线上，下列说法中正确的是( )A ．根据万有引力定律，可知v A ＜vB ＜vC B ．根据万有引力定律，可知F A ＞F B ＞F C C ．向心加速度a A ＞a B ＞a CD ．运动一周后，C 先回到原地点解析：由G Mm r 2＝m v 2r 得v ＝GMr，即轨道半径越大，绕行速度越小，A 项错误；由F ＝G Mm r 2知，A 、B 、C 质量关系未知，不能比较万有引力大小，B 项错误，C 项正确；由G Mm r 2＝4π2mrT2得T ＝2π r 3GM，知轨道半径越大，绕行周期越大，D 项错误．4．对于不同的地球同步卫星来说，它们一定具有相同的( )A．质量B．高度C．向心力D．万有引力解析：所有的地球同步卫星都有相同的周期、环绕速度、角速度及运动轨道(高度)．答案：B5．当人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时，下列说法正确的是( )(导学号57230089)A．在同一轨道上，卫星质量越大，运动速度越大B．同质量的卫星，轨道半径越大，向心力越大C．轨道半径越大，运动周期越大D．轨道半径越大，运动速度越大解析：由G Mmr2＝mv2r得v＝GMr，即卫星的运动速度与其质量无关，A错误．由F向＝G Mmr2可知，同质量的卫星，轨道半径越大的卫星，向心力越小，B错误．由GMmr2＝m⎝⎛⎭⎪⎫2πT2r得T＝4π2r3GM，所以轨道半径越大的卫星，运动周期越大，C正确．由v＝GMr可知，轨道半径越大的卫星，运动速度越小，D错误．答案：C6．甲、乙两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道，以下判断正确的是( )(导学号 57230090) A．甲的周期小于乙的周期B．乙的速度大于第一宇宙速度C．甲的加速度小于乙的加速度D．甲在运行时能经过北极的正上方解析：地球卫星绕地球做圆周运动时，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律知G Mm r2＝m 4π2rT2，得T＝2πr3GM，r甲＞r乙，故T甲＞T乙，A错误．贴近地表运行的卫星的速度称为第一宇宙速度，由G Mmr2＝mv2r知v＝GMr，r乙＞R地，故v乙比第一宇宙速度小，B错误．由G Mmr2＝ma，知a＝GMr2，r甲＞r乙，故a甲＜a乙，C正确．同步卫星在赤道正上方运行，故不能通过北极正上方，D错误．7．下列关于经典力学的说法不正确的是( )A．自由落体运动规律属于经典力学B．行星运动定律属于经典力学C．牛顿运动定律属于经典力学D．经典力学没有局限性，适用于所有领域解析：经典力学适用于宏观低速的运动，对于微观高速领域则不适用，A、B、C中都属于宏观低速运动，故选D.答案：D8．假若你乘坐的飞船以接近光速飞行，你看到接近球形的天体时，看到的天体应当是( )A．球形的B．椭球形的，在飞船运动方向的直径变短C．橄榄球形，在运动方向变长D．以上结论都不对解析：由于相对论效应，在运动的方向上距离会变短，所以球形天体也会变成椭球，在运动的方向直径变短．答案：B9．在某次科学实验中，接收到的高能粒子寿命比科学家已知的粒子寿命长了许多，这是因为( )A．粒子在进入大气层时寿命变长了B．科学家已知粒子的寿命的值是不准确的C．根据相对论理论，运动的时钟变慢，所以观测和已知的数据都是正确的D．以上结论都不对解析：根据爱因斯坦的相对论效应，运动的时钟会变慢，这也间接的验证了相对论效应是存在的．答案：C10．假设月球和同步卫星都是绕地心做匀速圆周运动的，则下列说法不正确的是( ) A．同步卫星的线速度大于月球的线速度B．同步卫星的角速度大于月球的角速度C．同步卫星的向心加速度大于月球的向心加速度D．同步卫星的轨道半径大于月球的轨道半径解析：月球和同步卫星都是绕地心做匀速圆周运动的，由于月球的周期大于同步卫星的周期，所以同步卫星的角速度大于月球的角速度，同步卫星的轨道半径小于月球的轨道半径，故B 正确，D 错误；由于月球的轨道半径大于同步卫星的轨道半径，根据G Mm r 2＝m v 2r可知，同步卫星的线速度大于月球的线速度，A 正确；再根据G Mmr 2＝ma 可知，同步卫星的向心加速度大于月球的向心加速度，C 正确．答案：D11．我国发射的“神舟六号”载人飞船，与“神舟五号”飞船相比，它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法正确的是( )A ．“神舟六号”的速度较小B ．“神舟六号”的速度与“神舟五号”的速度相同C ．“神舟六号”的周期更短D ．“神舟六号”的周期与“神舟五号”的周期相同解析：从题图可知， “神舟六号”轨道半径大于“神舟五号”轨道半径，结合v ＝GM r 和T ＝2πr v＝2π r 3GM进行判断． 答案：A12．(2015·湛江模拟)人从行驶的汽车上跳下来后容易( ) A ．向汽车行驶的方向跌倒 B ．向汽车行驶的反方向跌倒 C ．向车右侧方向跌倒 D ．向车左侧方向跌倒解析：人从车上跳下来时，脚和地面接触时，因摩擦力而停止运动，身体由于惯性而继续向前运动，故容易向车行驶的方向跌倒．答案：A13．下列关于第一宇宙速度的说法正确的是( ) A ．第一宇宙速度又称为逃逸速度 B ．第一宇宙速度的数值是11.2 km/s C ．第一宇宙速度的数值是7.9 km/sD ．第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小线速度解析：第一宇宙速度又称为环绕速度，数值为7.9 km/s ，第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最大线速度．答案：C14.如图所示，A 、B 为两颗不在同一轨道上绕地球做匀速圆周运动的卫星，则( )A ．两颗卫星角速度相等B ．当卫星B 经过一个周期时，A 超前于BC ．当卫星B 经过一个周期时，A 落后于BD ．无法判断上述结论是否正确 解析：由G Mm r 2＝mr ω2可知ω＝GM r 3，可见两者角速度不相等，A 错误；由T ＝2πω＝2πr 3GM，得T ∝r 3，可知半径越大，周期越大，B 正确，C 、D 错误． 答案：B15．(2015·中山模拟)在地面上发射飞行器，如果发射速度大于7.9 km/s ，而小于11.2km/s ，则它将( )A ．围绕地球做圆周运动B ．围绕地球做椭圆运动C ．挣脱地球的束缚绕太阳运动D ．挣脱太阳的束缚飞离太阳系解析：发射速度大于7.9 km/s ，而小于11.2 km/s ，飞行器围绕地球做椭圆运动． 答案：B二、单项选择题Ⅱ(在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求)16．我国于2007年10月24日成功发射了“嫦娥一号”探月卫星．若卫星在半径为r 绕月圆形轨道上运行的周期为T ，则其线速度大小是( )(导学号 57230091)A.T rB.T2πr C.r TD.2πrT解析：卫星做圆周运动的线速度等于通过的弧长与时间的比值．因此v ＝s t ＝2πrT.答案：D17．某宇宙飞船围绕地球在半径为r 的圆形轨道上运行周期为T ，则其角速度大小是( )A.2πTB.2πrTC.T2πrD.T2π解析：卫星做圆周运动的角速度等于单位时间内围绕圆心通过的角度．因此w ＝θt＝2πT. 答案：A18．所有地球同步卫星都在离地心距离相同的轨道上，但各同步卫星质量不同，则各同步卫星所受到的地球引力( )A ．相等B ．质量越大，所受到的引力越小C ．质量越大，所受到的引力越大D ．缺少条件，无法比较引力大小 解析：各卫星所受万有引力大小为F ＝G Mmr 2，由于各同步卫星离地心距离相等，所以卫星质量m 越大，受到地球引力越大．答案：C19．已知地球质量为M ，万有引力常量为G ，某质量为m 的飞船围绕地球做匀速圆周运动的运行半径为r ，则它的线速度大小为( )(导学号 57230092)A. GMm rB. GMm r 2C.GM rD ．GMm r 2解析：根据牛顿第二定律得G Mm r 2＝m v 2r，得判断线速度大小与运行半径的关系v ＝GM r. 答案：C20．已知地球质量为M ，万有引力常量为G ，某质量为m 的飞船围绕地球做匀速圆周运动的运行半径为r ，则它的向心加速度大小为( )(导学号 57230093)A ．零B ．G MrC ．G M r 2D ．G Mm r2解析：根据牛顿第二定律G Mm r 2＝ma n ，得a n ＝G M r2. 答案：C21．关于地球的同步卫星，下列说法正确的是( ) A ．同步卫星离地面的高度是一个定值B．同步卫星相对地面静止，处于平衡状态C．同步卫星运行的速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度D．同步卫星运行的向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等解析：同步卫星定轨道、定周期、定速度，所以同步卫星离地面的高度是一个定值，A 正确．同步卫星在做匀速圆周运动，其加速度不为零，不可能处于平衡状态，故B错误．第一宇宙速度又是最大环绕速度，同步卫星的速度约是3 km/s，小于第一宇宙速度，故C错误．由a＝rω2可知同步卫星运行的向心加速度大于静止在赤道上物体的向心加速度，D错误．答案：A22．下列关于万有引力大小的计算式F＝G m1m2r2的说法正确的是( )(导学号57230094)A．当两物体之间的距离r→0时，F→∞B．若两位同学质心之间的距离远大于它们的尺寸，则这两位同学之间的万有引力的大小可用上式近似计算C．公式中的G是一个没有单位的常量D．两物体之间的万有引力大小跟它们的质量、距离有关，跟它们的运动状态有关解析：当两物体距离趋近零时，万有引力是存在的，但是该公式不适用，A错．G是有单位的常量，C错．两物体之间的万有引力大小跟它们的质量、距离有关，跟它们的运动状态无关，D错．答案：B23．地球质量大约是月球质量的81倍，在登月飞船通过月、地之间的某一位置时，月球和地球对它的引力大小相等，该位置到月球中心和地球中心的距离之比为( ) A．1∶27 B．1∶9C．1∶3 D．9∶1解析：设登月飞船质量为m，由月球和地球对登月飞船的引力大小相等，可得G M月m r2月＝G M地mr2地，因此r月r地＝M月M地＝19，B正确．答案：B24．同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则( )A．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值D．它只能在亦道的正上方，且离地心的距离是一定的解析：非同步的人造卫星其轨道平面可与地轴间有任意夹角，但同步卫星的轨道平面一定与地轴垂直．当卫星绕地轴转动的角速度与地球自转的角速度相同时，卫星即相对地面不动．而与地轴垂直的平面又有无限多个，由于卫星受地球的引力指向地心，在地球引力的作用下同步卫星就不可能停留在与赤道平面平行的其他平面上．因此，同步卫星的轨道平面一定与赤道共面，卫星位于赤道的正上方．设地球自转的角速度为ω，同步卫星离地心的距离为r ，由牛顿第二定律有G Mm r ＝m ω2r ，则r ＝3GM ω2.可见，同步卫星离地心的距离是一定的，且线速度v ＝r ω也是一定的．答案：D25．(2015·广州模拟)下列说法正确的是( ) A ．经典力学不适用于宏观低速运动 B ．伽利略发现了万有引力定律 C ．牛顿通过实验测出了万有引力常量D ．开普勒对第谷的几千个观察数据经过长期研究得出了行星运行三定律解析：经典力学适用于宏观低速运动，A 错．牛顿发现万有引力定律，B 错．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，C 错．答案：D三、多项选择题(在每小题列出的四个选项中，至少有2个选项符合题目要求) 26．对于万有引力定律的表达式F ＝Gm 1m 2r 2，下列说法正确的是( )(导学号 57230095) A ．公式中G 为引力常数，它是由实验测得的，而不是人为规定的 B ．两物体是球体时，r 是指两球体表面的距离C ．两物体受到的引力总是大小相等的，而与m 1、m 2是否相等无关D ．两物体受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力 解析：表达式F ＝Gm 1m 2r 2中r 表示两质点间的距离，两物体受到的引力作用，总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力．答案：AC27．由下列哪一组物理量结合引力常数可以计算地球的质量( )(导学号 57230096) A ．月球的轨道半径和月球的公转周期 B ．月球的半径和月球的自转周期 C ．卫星的质量和卫星的周期D ．卫星离地面高度、卫星的周期和地球的半径解析：只要知道天体的一颗卫星或行星的周期和轨道半径，就可以计算中心天体的质量，正确选项是A 、D.答案：AD28．我国于2016年下半年发射的“神舟十一号”飞船与“天宫二号”成功实现对接．“天宫二号”A 和“神舟十一号”B 绕地球做匀速圆周运动的轨道如图所示，下列说法正确的是( )(导学号 57230097)A ．“天宫二号”A 的运行速率大于“神舟十一号”B 的运行速率 B ．“天宫二号”A 的运行周期大于“神舟十一号”B 的运行周期C ．“天宫二号”A 的向心加速度大于“神舟十一号”B 的向心加速度D ．“神舟十一号”B 适度加速能与“天宫二号”A 实现对接解析：由G Mm R 2＝m v 2r得v ＝GM r ，故A 错；由G Mm r 2＝m 4π2T2r 得T ＝ 4π2r3GM，故B 对；因GMm r 2＝ma ，则a ＝GMr 2，所以C 错；“神舟十一号”适度加速时，引力小于所需向心力，而做离心运动轨道半径增大而到达“天宫二号”的轨道以实现对接，D 正确．答案：BD29．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来2倍，仍做圆周运动，则( )A ．根据公式v ＝ωr ，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍B ．根据公式F ＝m v 2r ，可知卫星所需的向心力将减少到原来的12C ．根据公式F ＝G Mm r 2，可知地球提供的向心力将减少到原来的14D ．根据上述B 和C 中给出的公式，可知卫星运动的线速度减小到原来的22解析：由v ＝GM r 可知A 错、D 对，由F ＝GMmr2可知，B 错，C 对． 答案：CD30．下列说法正确的是( )(导学号 57230098) A ．高速列车的运动规律可根据经典力学理论来研究 B ．高速列车的运动规律没必要用相对论去研究 C ．高速列车的运动规律不能用相对论去研究 D ．以上说法都不对解析：高速列车的速度远远不及光速，属于低速范畴，适用于于经典力学．答案：AB。
沪科版高中物理必修二第6章6.1经典力学的巨大成就和局限性同步练测.docx
高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）6.1 经典力学的巨大成就和局限性建议用时实际用时满分实际得分45分钟50分一、选择题（本题包括7小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共28分）1.下列服从经典力学规律的是（）A.自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B.发射导弹、人造卫星、宇宙飞船C.物体运动的速率接近于真空中的光速D.能量的不连续现象2.为经典物理学的建立作出重要贡献的科学家除了我们熟知的牛顿、伽利略和哥白尼外，还有（）A.开普勒B.笛卡儿C.惠更斯D.爱因斯坦3.经典力学的建立（）A.标志着近代自然科学的诞生B.实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合C.确立了一切自然科学理论应有的基本特征D.成为量子力学的基础4.经典力学适用于解决（）A.宏观高速问题B.微观低速问题C.宏观低速问题D.微观高速问题5.经典力学的局限性表现在（）A.认为物体的质量恒定不变B.认为物体的质量和能量之间存在着密切的联系C.认为微观粒子的能量只能取分立的数值D.认为微观粒子的速度和位置具有不确定性6.牛顿曾谦虚地说过：他比别人看得更远是因为站在巨人的肩上，这里所指的巨人是（）A.亚里士多德B.伽利略C.笛卡儿D.卡文迪许7.19世纪和20世纪之交，经典物理已达到了完整、成熟的阶段，但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”，人们发现了经典物理学也有无法解释的实验事实，“两朵乌云”是指（）A.宏观问题B.高速问题C.微观问题D.低速问题二、填空题(本题共3小题，每小题4分，共12分．把答案填在题中横线上)8.牛顿的_________出版于1687年，是一部奠定了经典力学基础的划时代著作.它对近、现代科学和科学哲学的发展，产生了无与伦比的影响，是自然科学史上的一座伟大的丰碑.此著作共有_________大部分.其中第二部分共包括_________卷.9.______ _________和________________把天体运动与地上的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次理论大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃.10.经典力学方法的典型就是_________和_________的研究方法.三、简答题(本小题共2小题，每小题5分，共10分)11.什么是经典力学？其主要内容是什么？12.结合历史试述由物理学的发展所引发的几次工业革命.6.1 经典力学的巨大成就和局限性得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7答案二、填空题8.9.10.三、简答题11.12.6.1 经典力学的巨大成就和局限性参考答案一、选择题1.AB解析：经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B正确，C错误.能量的不连续现象涉及量子论，不适合用经典力学来解释，所以选项D错误.2.ABC3.ABC4.C5.A6.BC7.BC解析：由伽利略和牛顿创立的经典力学及物理学的各个分支，在19世纪相继进入鼎盛时期，它的完美和威力使物理学家深信，天地四方，古往今来的一切现象都能够用经典力学来描述，但是当人们用来解释原子内部结构微观世界和接近光速的高速运动的物体时，发现与实际情况有很大的出入，这令许多物理学家感到困惑，成为“令人不安的乌云”.故选B、C.二、填空题8.《自然哲学的数学原理》两三9.牛顿运动三定律万有引力定律10.伽利略牛顿三、简答题11.（1）牛顿三定律：①牛顿第一定律：一个物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.②牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比.③牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上.（2）万有引力定律：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比.解析：经典力学主要包括牛顿三定律和万有引力定律.12.18世纪60年代，力学和热力学的发展及其与生产的结合，使机器和蒸汽机得到改进和推广，引发了第一次工业革命；19世纪70年代，具有实用价值的电动机、发电机相继问世，使电能的广泛应用成为可能，从而导致了第二次工业革命；20世纪40年代开始，原子能技术、电子计算机技术和空间技术的发展促成了第三次工业革命.解析：从三次工业革命的标志出发展开讨论.。
高中物理 6.1经典力学的巨大成就和局限性自我小测 沪科版必修2
经典力学的巨大成就和局限性1为经典物理学的建立作出重要贡献的科学家除了我们熟知的牛顿、伽利略和哥白尼外，还有( )A．开普勒 B．笛卡儿C．惠更斯 D．爱因斯坦2经典力学的建立( )A．标志着近代自然科学的诞生B．实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合C．确立了一切自然科学理论应有的基本特征D．成为量子力学的基础3经典力学适用于解决( )A．宏观高速问题 B．微观低速问题C．宏观低速问题 D．微观高速问题4经典力学的局限性表现在( )A．认为物体的质量恒定不变B．认为物体的质量和能量之间存在着密切的联系C．认为微观粒子的能量只能取分立的数值D．认为微观粒子的速度和位置具有不确定性519世纪和20世纪之交，经典物理已达到了完整、成熟的阶段，但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”，人们发现了经典物理学也有无法解释的实验事实，“两朵乌云”是指( )A．宏观问题 B．高速问题C．微观问题 D．低速问题6什么是经典力学？其主要内容是什么？7结合历史试述由物理学的发展所引发的几次工业革命。
参考答案1答案：ABC2答案：ABC3答案：C4答案：A5解析：由伽利略和牛顿创立的经典力学及物理学的各个分支，在19世纪相继进入鼎盛时期，它的完美和威力使物理学家深信，天地四方，古往今来的一切现象都能够用经典力学来描述，但是当人们用它来解释原子内部结构微观世界和接近光速的高速运动的物体时，发现与实际情况有很大的出入，这令许多物理学家感到困惑，成为“令人不安的乌云”。
故选B、C。
答案：BC6解析：经典力学主要包括牛顿三定律和万有引力定律。
答案：(1)牛顿三定律：①牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
②牛顿第二定律：物体的加速度跟受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比。
③牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
高中物理第六章万有引力与航天第六节经典力学的局限性自我小测新人教版必修2
第六节经典力学的局限性自我小测一、选择题(其中第1～5题为单选题，第6、7题为多选题)1．关于经典力学和量子力学，下列说法中正确的是( )A．不论是对宏观物体，还是微观粒子，量子力学都是适用的B．量子力学适用于宏观物体的运动；经典力学适用于微观粒子的运动C．经典力学只适用于宏观物体的运动；量子力学只适用于微观粒子的运动D．上述说法都是错误的2．经典力学不能适用下列哪些运动( )A．火箭的发射B．宇宙飞船绕地球的运动C．勇气号宇宙探测器D．微观粒子的波动性3．下列说法中正确的是( )A．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，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4．20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。
下列说法错误的是( )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5．继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了经典力学，创立了相对论，这说明( )①世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分②人的意识具有能动性，能够正确地反映客观世界 ③人对世界的认识具有局限性，需要发展和深化 ④每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识A ．①②③④ B．①②③ C ．①③④ D．②③6．关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的是( )A ．狭义相对论和经典力学是相对立、互不相容的两种理论B ．在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律C ．经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动D ．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的7．下列说法中正确的是( )A ．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B ．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C ．当普朗克常量h (6.63×10－34 J·s)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别D ．当普朗克常量h (6.63×10－34 J·s)不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别二、非选择题8．在粒子对撞机中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍。
高中物理 第6章 万有引力与 6 力学的局限性学业分层测评2高一2物理试题
点囤市安抚阳光实验学校力学的局限性(建议用时：45分钟)[学业达标]1．人类在探索自然规律的进程中总结了许多方法，如分析归纳法、演绎法、效替代法、控制变量法、理想法．在下列研究中，运用理想法进行研究的是( ) A．牛顿发现了万有引力律B．伽利略得出力不是维持物体运动的原因C．爱因斯坦提出相对论D．普朗克提出量子论【解析】“牛顿发现了万有引力律、爱因斯坦提出相对论、普朗克提出量子论”都是可以通过验证的，所以ACD错；“伽利略得出力不是维持物体运动的原因”则无法通过验证，只有运用理想法来推导，正确答案为B.【答案】B2．(多选)关于牛顿物理学与相对论，下列说法正确的是( )A．相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律B．相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律C．牛顿物理学研究的是物体在低速运动时所遵循的规律D．牛顿物理学研究的是物体在高速运动时所遵循的规律【解析】牛顿物理学的运动规律适用于低速、宏观物体，而爱因斯坦的相对论适用于高速、微观．【答案】BC3．关于力学和相对论，下列说法正确的是( )A．力学和相对论是各自的学说，互不相容B．相对论是在否了力学的基础上建立起来的C．相对论和力学是两种不同的学说，二者没有联系D．力学包含于相对论之中，力学是相对论的特例【解析】力学包含于相对论之中，力学是相对论的特例，即当速度远小于光速时的特殊情形，故D对．【答案】D4．继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三律后，牛顿站在的肩膀上，创立了力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的力学，创立了相对论，这说明( )A．无限扩大，人不可能认识，只能认识的一B．人的认识具有能动性，都能够正确地反映客观C．人对的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化D．每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识【解析】发现总是来自于认识过程，观点总是为解释发现而提出的，主动认识，积极思考问题，追求解决(解释)问题，这是研究的基本轨迹．任何一个人对客观的认识都要受当时的客观条件和水平的制约，所以所形成的“正确理论”都有一的局限性，爱因斯坦的相对论理论是对牛顿力学的理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战．【答案】C5．力学只适用于“宏观”，这里的“宏观”是指( )A．行星、恒星、星系巨大的物质领域B．地球表面上的物质C．人眼能看到的物质D．不涉及分子、原子、电子微观粒子的物质【解析】前三个选项说的当然都属于“宏观”，但都很片面，没有全面描述，本题选D.【答案】D6．相对论告诉我们，物体运动时的质量与其静止时的质量相比( ) 【：69390068】A．运动时的质量比静止时的质量大B．运动时的质量比静止时的质量小C．运动时的质量与静止时的质量相D．是两个不同的概念，无法比较【解析】根据相对论的质速关系m＝m01－⎝⎛⎭⎪⎫vc2知，物体运动时的质量比静止时的质量大，A对，B、C、D错．【答案】A7．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度v＝6×106m/s.关于电子的质量的变化，下列说法正确的是( )A．不变B．减少C．增大了0.02% D．增大了0.2%【解析】根据爱因斯坦的相对论m＝m01－v2c2得出运动后的质量增大了．m＝m01－v2c2＝m01－62×106×232×108×2＝1.000 2m0所以改变的百分比为m－m0m0×100%＝0.02%.C正确．【答案】C8．如果一粒子的质量为其静止时的质量的100倍，该粒子必须以多大的速率运动？(光速为c)【解析】 根据质量与速度的关系：m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2得v ＝c1－⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m 2，所以v ＝c1－⎝⎛⎭⎪⎫m 0100m 02＝0.99995c . 【答案】 0.99995c [能力提升]9．如果真空中的光速为c ＝3.0×108m/s ，当一个物体的运动速度为v 1＝2.4×108m/s 时，质量为3 kg.当它的速度为1.8×108m/s 时，其质量是( )【：69390069】A ．2.25 kgB ．2.50 kgC ．3.00 kgD ．2.10 kg【解析】 根据相对论知m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2由题意知：m 1＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v 1c 2，m 2＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v 2c 2则m 1m 2＝1－v 22c 21－v 21c2＝4535＝43 解得m 2＝34m 1＝94 kg ＝2.25 kg ，A 对．【答案】 A10．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，物理学为它在低速运动时的特例C ．相对论的出现使物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用D ．物理学建立在的基础上，它的结论又受到无数次的检验，因此在任何情况下都适用【解析】 相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律，物理学为它在低速运动时的特例，在自己的适用范围内还将继续发挥作用．物理学有简捷的优势．因此A 、C 、D 错误，B 正确．【答案】 B11．为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需要多大的速度？【解析】 根据物体质量与其速度的关系m ＝m 01－v 2c2，有2m 0＝m 01－v 2c2解得电子运动的速度为：v ＝3c 2＝32×3×108 m/s ＝2.60×108m/s.【答案】 2.60×108m/s12．微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效的影响.1988年中国第一座高能粒子加速器——正负电子对撞机首次对撞．图664在粒子对撞中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍．试求此时电子的质量变为静止时的多少倍？【解析】 由m ＝m 01－v2c2得m ＝m 01－14＝m 034＝2m 03＝1.155 m 0. 【答案】 1.155 m 0。
2016-2017学年高中物理沪科版必修2课件：第6章 1 经典力学的巨大成就和局限性
D.微观高速问题
1 2 3
解析
经典力学局限于运动速率远小于真空中光速的
宏观物体，对高速运动的物体和微观粒子不适用，所
以只有C正确.
答案 C
1 2 3 2.(经典力学的巨大成就)关于经典力学，下列说法正确的是( )
A. 经典力学是科学家通过探索身边的物体运动而总结出的运动
规律
B.经典力学在理论和实践上取得巨大的成功，从地面到天体的运
动都服从经典力学的规律，因此，它是完全正确的
C.经典力学不适用于高速、微观领域，因此，它是完全错误的
D. 经典力学是人类长期对自然运动规律探索的一个发展阶段，
随着探索的深入，视野的开阔，必然存在不完善的方面
1 2 3 解析 分析时既要看到经典力学的伟大成就，又要注意到经典
力学的局限性及适用范围 .由于认识水平的局限，科学家最早研 究的是身边的事物，经典力学就是科学家通过探索身边的运动 而总结出的运动规律，A正确. 经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功 .但随着人们探索的
例2 关于经典力学的伟大成就，下列论述正确的是(
A.经典力学第一次实现了对自然界认识的理论大综合 B.经典力学第一次预言了宇宙中黑洞的存在 C.经典力学第一次向人们展示了时间的相对性
)
D. 人们借助于经典力学中的研究方法，建立了完整的经典
物理学体系
解析
经典力学把天上物体和地面上物体的运动统一起来，
深入、视野的开阔，人们发现经典力学也有局限性，它不适用
于高速、微观领域，所以B、C错误，D正确.
答案 AD
1 2 3
3.( 经典力学的局限性 ) 根据你的理解，你认为下列观点正确的是
( ) A.在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态的改变而改变的 B.以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于 低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观 世界 C.经典力学在任何情况下都适用
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学业分层测评(十八)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．17世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是() A．开普勒B．伽利略
C．牛顿D．笛卡儿
【解析】采用归纳与演绎法的科学家是牛顿，故C对．
【答案】 C
2．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
【解析】A、B、C三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片面，没有全面描述，本题应选D.
【答案】 D
3．(多选)经典力学能适用下列哪些运动()
A．火箭的发射
B．宇宙飞船绕地球的运动
C．“勇气号”宇宙探测器
D．微观粒子的波动性
【解析】经典力学适用于宏观、低速、弱引力等领域，故A、B、C都适用，而研究微观粒子的波动性时，经典力学不再适用，D错误．
【答案】ABC
4．(多选)通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体参考系看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于非惯性系的有()
A．停在地面上的汽车
B．绕地球做匀速圆周运动的飞船
C．在大海上匀速直线航行的轮船
D．进站时减速行驶的火车
【解析】停在地面上的汽车和匀速直线航行的轮船是惯性系，而匀速圆周运动的飞船和减速行驶的火车是做变速运动，是非惯性系．
【答案】BD
5．在探索微观世界的过程中，科学家们常通过建立假说、模型来把握物质的结构及特点，不断拓展认识的新领域．关于假说，有如下表述，其中正确的是()
A．假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理
B．假说是对未知领域的事物或现象提出的一种推测
C．假说是对一个问题的所有幻想和假定
D．假说最终都可以变成科学理论
【解析】物理学中的假说是对未知领域的事物或现象提出的一种推测．【答案】 B
6．(多选)下列说法中正确的是()
A．开普勒发现了行星运动定律
B．牛顿建立了万有引力定律
C．卡文迪许测出了引力常量G的数值
D．经典力学适用的领域有微观领域和低速领域
【解析】开普勒总结得出了行星运动定律，故A正确；牛顿建立了万有引力定律，故B正确；牛顿建立了万有引力定律之后，卡文迪许用扭秤实验测出了引力常量G的数值，故C正确；经典力学适用的领域有宏观领域和低速领域，故D不正确．
【答案】ABC
7．(多选)下列有关伽利略在经典力学中的贡献的叙述，正确的是()
A．伽利略对运动进行了描述和分类，对自由落体运动规律进行了探索，得。