6.6经典力学的局限性

尺缩效应
尺缩效应
1.下列有关物体的质量与速度的关系的说法, 正确的是 （ B ） A．物体的质量与物体的运动速度无关 B．物体的质量随物体运动速度的增大而增大
C．物体的质量随物体运动速度的增大而减小
D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零
2.对于公式 m
m0 v 1 c
都是适用的
4.牛顿定律能适用于下列哪些情况（ BCD ） A.研究原子中电子的运动 B.研究“神州”五号的高速发射 C.研究地球绕太阳的运动
D.研究飞机从深圳飞往北京的航线
5.两台升降机甲、乙同时自由下落。甲上的人看到乙是 静止的，也就是说，在甲看来，乙的运动状态并没有改 变，但是乙确实受到向下的地球引力。根据牛顿定律， 受到外力作用的物体，其运动状态一定会改变，这不是 有矛盾吗？你是如何理解的？ 答案：不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。
3.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( BC )
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
①三大运动 定律。②万 有引力定律。
（2）经典力学的成就 ①实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。 ②确定了自然科学应有的基本特征。 ③将“实验和数学”相结合的方法推广到物理学的各个分 支，形成了完整的经典力学体系。
二、经典时空观与相对论时空观
经典时空观 光速 同时 相对的 绝对的 狭义相对论时空观 绝对的（不变） 相对的 与运动有关，相对的 随速度增大而增大
四、从宏观到微观
(1)宏观世界粒子的运动特点：
粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，
应用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。 (2)微观粒子的运动特点： 就单个粒子来说，其运动没有确定的运动轨迹，微 观粒子既有粒子性，又有波动性。
(3)经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。
五、从弱引力到强引力
亚里士多德 伽利略 笛卡尔 惠更斯 牛顿 归纳与演绎、 综合与分析、 实验观察
主要 观察实验、 科学 观察、思维、 假设、数学 实验观察、 实验、数 研究 推理 推理三者相 数学推理 学推理 方法 结合 ①制成了 世界上第 力学 两个反面结论： ①自由落体 一架计时 方面 ①力是维持物 运动规律。 的主 体运动的原因。 惯性定律 摆钟。 ②力学相对 要成 ②重物体比轻 ②测量出 性原理。 就 物体下落得快。 重力加速 度的值。
钟慢效应
（2）空间的相对性——“尺缩效应”
空间的相对性符合以下规律：
v L L 1 c
2
式中v是运动物体的速度，c是真空中的光速，L′是
运动体中的观察者测得的长度，L是地面上的观察者测得
的长度。
察者观察到运动体的长度变短了。这就是所谓的“尺缩
效应”。
v 2 ＜1，所以L＜ L′，即地面上的观 由于 1 （ ） c
普朗克创立量子力学
三、从低速到高速
(1)高速的概念 所谓高速，就是指运动速度接近于真空中的光速。 (2)在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的， 而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而增
大。即
m
m0 v 1 c
2
(3)经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动。
(1)经典力学与行星轨道的矛盾 按牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆或圆 做周期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不是严格
闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。
实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论 的计算结果吻合的很好。 (2)经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。
六、经典力学的局限性和适用范围
②所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系。
补充内容
狭义相对论的两个基本假设 1.爱因斯坦相对性原理：在不同的参考系中，一切物 理规律都是相同的。
2.光速不变原理：真空中的光速在不同的参考系中都
是相同的。
同 时 的 相 对 性
（1）时间的相对性——“钟慢效应”
时间的相对性符合以下规律： t
1.从低速到高速：经典力学适用于低速; 2.从宏观到微观：经典力学适用于宏观; 3.从弱力到强力：经典力学适用于弱力。
2
，下列说法中正确的是( CD )
A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量 B．当物体的运动速度v>0时，物体的质量为m>m0，即物 体质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的 C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经 典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时， 质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适 用于高速运动 D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起 我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质 量的变化
开普勒发现行星运动定律
伽利略阐明了运动的相对性原理 伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理 帕斯卡发现帕斯卡原理 马德堡半球实验：验证大气压力 发现胡克定律——弹簧弹力和形变的关系 牛顿发表《自然哲学的数学原理》，阐明了运动定律 和万有引力定律
1663 1678
1687
（1）请分析比较下列科学家对经典力学的贡献
t v 1 c
2
式中v是物体运动的速度，c是真空中的光速，
△t′是运动体中的观察者观察到的时间间隔，△t是地 面上的观察者观察到的时间间隔。 由于
1 （ v 2 ） ＜1，所以△t＞△t′，即运动体中的 c
观察者观察到的时间间隔变短了，从地面上观察运动物体
的时间变慢了。这就是所谓的“钟慢效应”。
6 经典力学的局限性
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 速度随时间的变化 。
一.经典力学的发展历程
重 大 成 就 时 间 阿基米德发现浮力定律 公元前三世纪 1609，1619 1632 1638 1653
⑴经典力学只适用于物体的低速运动（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。
惯性参考系： 凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性 系。
①所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。
时间与空间 与运动无关，绝对的 质量 与运动无关，不变的
牛顿 笛卡尔、胡 克、哈雷等 开普勒
伽利略、第谷
哥白尼、亚里士多德
经 典 力 学 金 字 塔 的 建 立
牛顿说：如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。
创立狭义相对论
阿尔伯特·爱因斯坦
伦琴发现X射线
汤姆生发现电子
贝பைடு நூலகம்勒耳发现天然放射线