牛顿运动定律的适用范围

牛顿运动定律的适用范围
自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就．经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用．经典力学和天文学相结合，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、结构力学等等．从地面上的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、人造卫星、宇宙飞船——所有这些都服从经典力学的规律．经典力学的结果，在如此广阔的领域里与实际相符合，证明了牛顿运动定律的正确性．
但是，牛顿运动定律与一切物理定律一样，也有一定的适用范围．
处理宏观物体的低速运动（指远小于光速的运动）问题，如上面提到的各种宏观物体的运动，经典力学是完全适用的．20世纪初，著名的物理学家爱因斯坦（1879—1955）提出了狭义相对论，改变了经典力学的一些结论．在经典力学中，物体的质量是固定不变的，而相对论指出质量要随着速度而增大．在低速运动中（如地球以3×104m/s的速度绕太阳公转），质量的增大十
分微小，经典力学完全适用．当速度接近光速c时，如速度v=0.8c 时，质量约增大到原质量的1.7倍．这时，经典力学就不适用了．19世纪末和20世纪初以来，物理学的研究深入到微观世界，发现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，而且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学来说明．20世纪初期，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用．这就是说，经典力学一般也不适用于微观粒子．
相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加深入，而不表示经典力学失去意义．物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围：经典力学只适用于解决低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．
本章小结
这一章学了牛顿的三条运动定律，它们是动力学的基础，一定要反复思考，深入地理解所学的内容．
这一章还学习了如何应用牛顿运动定律求解动力学问题，我们要注意总结解决动力学问题的基本方法，提高综合运用知识分析、解决问题的能力．
（1）牛顿第一定律的内容是什么？伽利略的理想实验有什么重要意义？为什么说牛顿第一定律正确地揭示了运动和力的关系？
（2）为什么说物体的运动不需要力来维持，力是物体产生加速度的原因？为什么说物体的质量是物体惯性大小的量度？
（3）牛顿第二定律的内容是什么？写出它的表达式．用牛顿第二定律解决力学问题时，为什么首先要分析物体的受力情况和运动情况？
（4）牛顿第三定律的内容是什么？为什么说作用力和反作用力不能相互平衡？
（5）什么是超重、失重和完全失重？物体处于超重和失重状态时，所受的重力是否仍存在，大小是否发生变化？
（6）单位制在物理计算中有什么作用？
（7）什么是惯性系和非惯性系？什么是惯性力？
（8）牛顿运动定律的适用范围是什么？
解决动力学问题，首先要分析物体的受力情况和运动情况，把题中所给的物理情景弄清楚，然后再列出方程求解．请你自己总结：运用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路和一般步骤是怎样的？需要注意什么？有什么体会？。