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】AB
2．(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】 B
4．(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.。