高中物理 第六章 经典力学与现代物理 6.1 经典力学的巨大成就和局限性素材2 沪科版必修2（通用）

1、6.1 经典力学的巨大成就和局限性 课堂互动三点剖析一、经典力学的成就经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生，它把天上物体和地上物体的运动统一起来，从力学上证明了自然界的多样性的统一，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合经典力学和以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力学等得到了广泛的应用，并取得了巨大的成就18世纪60年代，力学和热力学的发展及其与生产相结合，使机器和蒸汽机得到改进和推广，引发了第一次工业革命由牛顿运动定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等，是航空航天技术的理论基础，火箭、人造卫星、航天飞机、宇宙飞船、空间探测器等航天器的发射，都是经典力学规律的具体应用【例

2、1】 17世纪经典力学的发展最为迅速，简述其发明的主要规律解答：我们能够运用力学知识解决地面上物体的运动问题，且对各种星球的运动规律有所了解，这一切是和一连串的物理学家光辉的名字哥白尼、伽利略、笛卡儿、惠更斯、开普勒、牛顿等联系在一起的，正是他们在17世纪相继揭示了自然界中宏观物体的运动规律17世纪，伽利略发展了观察实验，科学思维与数学相结合的方法，并发现了惯性定律、落体定律和力学相对性原理，奠定了动力学基础法国物理学家笛卡儿在伽利略研究的基础上，第一次比较完善地表述了惯性定律、并强调了伽利略没有明确表述的惯性运动的直线性荷兰物理学家惠更斯全面细致地解决了完全弹性碰撞问题，开普勒发现了行星运动

3、规律二、经典力学的局限性和牛顿运动定律的适用范围1从低速到高速日常生活中见到的物体的运动，速度都远小于光速，经典力学完全适用20世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立的狭义相对论阐述了物体在以接近光速运动时所遵从的规律，得到了一些不同于经典力学的观念和结论例如在经典力学中，认为质量是恒定不变的，与物体的速度或能量无关；但相对论的研究则表明，物体的质量将随着运动速率的增加而增大，物体的质量和能量之间存在着密切的联系2从宏观到微观19世纪和20世纪之交，物理学又有了三大发现：X射线、电子和放射性的发现，使物理学的研究由宏观进入微观领域发现的电子、质子、中子等微观粒子，不仅具有波动性同时还具有粒子性，它们

4、的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明20世纪，量子力学的研究表明，微观粒子既表现为粒子性又表现为波动性，粒子的能量等物理量只能取分立的数值，粒子的速度和位置具有不确定性，粒子的状态只能用粒子在空间出现的概率来描述3.牛顿运动定律的适用范围为什么经典力学只适用于低速度？在经典力学中，物体的质量是不变的，时间间隔是绝对的，而相对论指出时间间隔是相对的，长度是相对的，物体的质量随速度的增大而增大在低速运动中，时间间隔、长度、物体质量变化十分微小，经典力学完全适用【例2】 19世纪和20世纪之交，经典物理已达到了完整、成熟的阶段，但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”，人们发

5、现了经典物理学也有无法解释的实验事实，“两朵乌云”是指（ ）A.宏观问题 B.高速问题 C.微观问题 D.低速问题解析：由伽利略和牛顿创立的经典力学及物理学的各个分支，在19世纪相继进入鼎盛时期，它的完美和威力使物理学家深信，天地四方，古往今来的一切现象都能够用经典力学来描述，但是当人们用来解释原子内部结构微观世界和接近光速的高速运动的物体时，发现与实际情况有很大的出入，这令许多物理学家感到困惑，成为“令人不安的乌云”答案：BC各个击破类题演练1简述牛顿伟大贡献的精髓是什么？解析：牛顿是经典力学的主要缔造者之一，其伟大贡献的精髓就是经典力学的伟大成就之一答案：经典力学的建立首次告诉人们，一个以

6、现象观察和实验研究为基础的自然科学理论体系，其思想观点应该是明确透彻的，其体系结构应是严格完备、自然和谐的其数学表达式应是严格、定量、可以操作的；这种理论不仅能够在一定范围内揭示事物的本质和规律，作出定量的解释、推断和预言，而且理论本身的是非真伪、成立条件、适用范围等也都可以定量的检验和界定这是一切自然科学理论应有的基本特征，牛顿伟大贡献的精髓正在于此变式提升1为什么有经典力学不能解释的物理现象？解析：经典力学有自己的局限性和适用范围，超出经典力学适用范围的物理现象，经典力学不能解释答案：（1）经典力学中，认为物体的质量不仅恒定不变，并且与物体的速度或能量无关相对论研究则表明，物体的质量将随着

7、运动速率的增加而增大，物体的质量和能量间存在着密切的关系（2）量子力学的研究表明，微观粒子既表现为粒子性又表现为波动性粒子的能量等物理量只能取分立的数值，粒子的速度和位置具有不确定性，粒子的状态只能用粒子在空间出现的概念来描述等类题演练 2经典力学不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 D微观粒子的波动性解析：经典力学适用于宏观、低速、弱引力等领域，所以A、B、C都适用，而研究微观粒子的波动性时，经典力学不再适用答案：D类题演练 3日常生活中我们并没有发现物体的质量随着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解析：我们日常生活中发现的物体的速度远小于光速，物体的质量随着速度的变化量极小，可以认为物体的质量没有变化，此时经典力学仍然成立答案：B变式提升 2下列说法中正确的是（ ）A经典力学适用于任何情况下的任何物体B狭义相对论否定了经典力学C量子力学能够描述微观粒子运动的规律性D万有引力定律也适用于强相互作用力解析：经典力学只适用于宏观、低速、弱引力的情