高中物理 第五章 经典力学的成就与局限性 1 经典力学的成就与局限性学案 教科版必修2

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学习资料专题
1 经典力学的成就与局限性
[学习目标] 1.了解经典力学在科学研究及生产技术中的广泛应用.2.知道经典力学的局限性和适用范围．
一、经典力学的成就与局限性
1．经典力学：又称牛顿力学，经典力学体系是时代的产物，是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论．它是整个现代物理学和天文学的基础，也是现代许多门类工程技术的理论基础．
2．经典力学的成就
英国物理学家牛顿在1687年出版的著作《自然哲学的数学原理》中建立了一个完整的力学理论体系．经典力学只用几个基本的概念和原理就可以说明行星和卫星的轨道、开普勒的行星运动定律、彗星运动、落体运动、海洋的潮汐、汽车的运动、足球的运动以及宏观世界中人们日常看到的种种运动．
3．牛顿的绝对时空观：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．4．经典力学的局限性：不能解释高速运动领域的许多客观现象；不能解释微观世界丰富多彩的现象．
二、经典力学的适用范围
经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场，超出以上范围，经典力学失效，要由相对论、量子论等来取代．
判断下列说法的正误．
(1)经典力学只适用于世界上普通的物体，研究天体的运动经典力学就无能为力了．(×)
(2)洲际导弹的速度可达到6 000 m/s，在这种高速运动状态下，经典力学不适用．(×)
(3)受到很强的引力作用的物体的运动，不能用经典力学理论解释．(√)
(4)当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了．(√)
(5)对于质子、电子的运动情况，经典力学同样适用．(×)
经典力学的成就和局限性
如图1甲，质子束被加速到接近光速；如图乙，中子星是质量、密度非常大的星体．请思考：
图1
(1)经典力学是否适用于质子束的运动规律？
(2)经典力学是否适用于中子星的引力规律？
答案(1)不适用(2)不适用
1．经典力学的成就：
(1)经典力学体系是时代的产物，是现代机械、土木建筑、交通运输以至航空航天技术的理论基础．
(2)经典力学的思想方法对艺术、政治、哲学等社会科学领域也有巨大影响．
2．经典力学的局限性及适用范围：
(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客观现象．(3)经典力学认为，一切运动都是连续变化的，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丰富多彩的现象．
(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10－10 m以内的微观粒子的运动，不再适用．
经典力学与相对论、量子力学并不矛盾，相对论、量子力学也没有否定经典力学.经典力学是相对论、量子力学在宏观、低速、弱引力作用条件下的特殊情况.
例1(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的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了巨大的成功，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
答案AD
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事物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．
例2(多选)经典力学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．微观粒子的运动
答案ABC
解析经典力学只适用于低速运动，不适用高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界，所以不能适用于微观粒子的运动.
1．(经典力学的成就与局限性)(多选)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
答案AC
解析牛顿运动定律是经典力学的基础，A正确；经典力学只适用于低速、宏观、弱引力场的范围，B错误，C正确；相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，只是说经典力学有一定的适用范围，D错误．
2．(经典力学的成就与局限性)(多选)关于经典力学的局限性，下列说法正确的是( ) A．经典力学没有局限性
B．经典力学的应用受到物体运动速度的限制，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不适用了
C．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
D．经典力学的时间和空间分离的观点不准确
答案BCD
解析经典力学仅适用于宏观、低速物体的运动以及弱引力作用时的情况，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不再适用了，B对；经典力学无法解释微观领域中物质结构和能量不连续的现象，C对；同样D也对．
3．(经典力学的适用范围)牛顿力学的适用范围是( )
A．适用于宏观物体的低速(与光速相比)运动
B．适用于微观粒子的运动
C．适用于宏观物体的高速(与光速相比)运动
D．适用于受到强引力作用的物体
答案 A
解析牛顿力学属于经典力学，它只适用于低速、宏观物体的运动以及弱引力作用时的情况．故A对，B、C、D错．
4．(经典力学的适用范围)以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是( )
A．低速、宏观、弱引力下的运动问题
B．高速、微观、弱引力下的运动问题
C．低速、微观、强引力下的运动问题
D．高速、宏观、强引力下的运动问题
答案 A
【考点】经典力学、狭义相对论和量子力学的认识
【题点】经典力学的认识
5．(经典力学的适用范围)(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．地壳的变动
答案ABD
解析经典力学适用于宏观、低速运动的物体，所以A、B、D正确；当物体运动的速率接近于光速时，经典力学就不适用了，故C错误．。