经典力学的局限性3.doc

航帆教育随堂知识题库六 经典力学的局限性【学习目标导引】知识与技能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。过程与方法通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的。情感、态度价值观通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。【基础知识梳理】120世纪初，著名物理学家爱因斯坦提出了_，改变了经典力学的一些结论。在经典力学中，物体的质量是_的，而相对论指出质量随着速度变化而_。220世纪初期，建立了_，它能够正确地描述微观粒子的运动规律。3经典力学只适用于解决_问题，不能用来处理_问题，经典力学只适用于_物体，一般不适用于_。4微观粒子的运动不仅具有_性，同时具有波动性，它们的运动规律很多情况下不能用经典力学来说明。要增强正确描述微观粒子的运动规律，需要用_。5牛顿运动规律只适用于_物体的运动，狭义相对论阐述物体在以_的速度运动时所遵从的规律。答案：1狭义相对论 固定不变 变化2量子力学3低速运动 高速运动 宏观 微观粒子4粒子 量子力学5宏观、低速 接近光速【教材要点解析】和任何理论一样，经典力学也有它的局限性，有它的适用范围。1从低速到高速狭义相对论：当物体运动的速度比真空中的光速小得多时，质量、时间和长度的变化很小，可以忽略，经典力学完全适用。但如果物体运动速度可以和光速相比较时，质量、时间和长度的变化就很大，经典力学就不再适用，狭义相对论阐述了物体在以接近光速运动时所遵循的规律。2从宏观到微观量子力学：物理学研究深入到微观世界，发现微观粒子不但具有粒子的性质，还能产生干涉、衍射现象。干涉和衍射是波所特有的性质。也就是说微观粒子具有波动性。这是牛顿经典力学无法解释的。正是在这种情形下，量子力学应运而生，量子力学能够很好地解释微观粒子的运动规律。3从弱引力到强引力广义相对论：天文观测发现行星的轨道并不严格闭合，它们的近日点在不断地旋进。这种现象称为行星的轨道旋进。这是用牛顿万有引力定律无法得到满意解释的。爱因斯坦创立了广义相对论，根据广义相对论计算出的水星近日点的旋进与天文观测能很好地吻合, 爱因斯坦创立的广义相对论是一种新的时空引力理论，爱因斯坦还根据广义相对论预言了光线在经过大质量星体附近时会发生偏转，这也是被天文观测所证实的。根据牛顿万有引力定律，假定一个球形天体总质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加。半径减小到原来的二分之一，引力增大到原来的四倍。爱因斯坦引力理论表明，这个力实际上增大得更快些。天体半径越小，这种差别越大。根据牛顿的理论，当天体被压缩成半径几乎为零的一个点时，引力趋于无穷大。爱因斯坦的理论则不然，引力趋于无穷大发生在半径接近一个“引力半径”的时候。这个引力半径的值由天体的质量决定，例如太阳的引力半径为3km，地球的引力半径为1m。因此，只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异并不大。但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大。这就是说，在强引力的情况下，牛顿引力理论将不再适用。4经典力学适用于低速运动；适用于宏观世界；适用于弱引力情况。对于高速运动、微观世界、强引力情况，经典力学与实际情况差异很大，不再适用。所谓高速和低速，是指与光速相比。这里说的低速是指远小于真空中光速的情况。所谓微观世界，是指进入原子、电子、质子、中子等微观粒子的研究领域。所谓弱引力是指天体半径远大于它的“引力半径”的情况。 值得指出的是，相对论和量子力学的出现并不表示经典力学失去了意义，事实上在低速、宏观和弱引力情况下经典力学与相对论和量子力学相差并不大，经典力学完全适用。相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入。相对论和量子力学的科学成就不是否定经典力学，而是把它作为自己在一定条件下的特殊情形。【基础知识训练】1日常生活中我们并没有发现物体的质量随物体运动的速度变化而变化，其原因是A运动中物体无法称量质量 B物体的速度远小于光速，质量变化极小C物体的质量太大 D物体的质量不随速度的变化而变化答案： B2.关于经典力学和狭义相对论，下列说法中正确的是A经典力学只适用于低速运动，不适用于与高速运动（接近真空中的光速） B狭义相对论只适用于高速运动（接近真空中的光速），不适用于低速运动C经典力学既适用于低速运动，也适用与高速运动（接近真空中的光速）D狭义相对论既适用于高速运动（接近真空中的光速），也适用于低速运动答案： AD3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，经典力学和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上述说法都是错误的答案： C4. 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.微观粒子的波动性答案：D【释疑解惑典例】例1：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，等等，所有这些都服从经典力学规律。例2：怎样看待经典力学和相对论、量子力学的关系？解析：相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义。它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围。当物体的运动速度远小于光速c（3108m/s）时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；当另一个重要常数即“普朗克常数”h可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别。相对论和量子力学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。【能力拓展提升】1.以下关于物体的质量的说法中正确的是A质量是物体固有的属性，其大小与物体运动的速度无关B只有当物体运动的速度远小于光速时，才可以认为质量不变C只有当物体运动的速度远小于光速时，物体的质量才增大D物体速度大，说明受力大，同时物体的质量也增大答案：B 2.下列说法正确的是A.物质、时间、空间是紧密联系的统一体B.在某