2022-2023年教科版(2019)新教材高中物理必修2 第5章经典力学的局限性与相对论初步5.1经典力学的成就与局限性课件

经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性、适用范围【情境思考】如图甲,质子束被加速到接近光速;如图乙,中子星是质量、密度非常大的星体.请思考:问题1:经典力学是否适用于质子束的运动规律?提示:不适用.问题2:经典力学是否适用于中子星的引力规律?提示:不适用.1.经典力学:以牛顿运动定律为基础的_________体系.2.成就:(1)能够解释宏观世界中人们看到的各种_____.(2)不仅影响到_________领域,也影响到_________领域,从而对社会和文化的发展产生巨大影响.力学理论运动自然科学社会科学3.局限性:(1)绝对时空观:时间、空间与物质及其运动_________,时间与空间也__________.(2)局限性:经典力学只适用于_____的、日常生活经验的领域.4.经典力学的适用范围:经典力学只适用于______________、___________、_________(例如地球附近).超出以上范围,经典力学失效,要由相对论、量子论等来取代.

完全无关完全无关宏观宏观(>10-10m)低速(v≪c)弱引力场知识点经典力学的成就、局限性及适用范围的理解任务1经典力学的成就(1)经典力学体系是时代的产物,是现代机械、土木建筑、交通运输以至航空航天技术的理论基础.(2)经典力学的思想方法对艺术、政治、哲学等社会科学领域也有巨大影响.【典例示范】【典例1】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】选B.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,经典力学并不是万能的,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.故本题只有B选项正确.任务2经典力学的局限性及适用范围(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.

【易错提醒】(1)经典力学与相对论、量子力学并不矛盾,相对论、量子力学也没有否定经典力学.(2)经典力学是相对论、量子力学在低速宏观、弱引力作用条件下的特殊情况.【典例示范】【典例2】(多选)以下说法正确的是 (

)A.经典力学理论普遍适用,大到天体,小到微观粒子均适用B.经典力学理论的成立具有一定的局限性C.在经典力学中,物体的质量不随运动状态的改变而改变D.经典力学理论在一切引力场中都适用【解析】选B、C.经典力学理论只适用于宏观、低速运动的物体,具有一定的局限性,故A错误、B正确;经典力学研究的是低速运动问题,物体的质量变化很小,可以认为不变,故C正确;对于受到很强作用力的物体的运动,如在密度很大的中子星附近,经典力学已不适用,故D错误.【素养训练】1.关于经典力学,下列说法中正确的是 (

)A.经典力学中的时间和空间完全无关B.经典力学在任何情况下都适用C.当物体的速度接近光速时,经典力学仍然适用D.相对论和量子力学的出现,使经典力学失去了意义【解析】选A.经典力学中的时空观是绝对的,时间、空间与物质及其运动无关,时间、空间也完全无关,故A正确;经典力学适用于宏观、低速、弱引力的情况,不适用高速微观的粒子,故B错误;根据经典力学适用的范围可知,当物体的速度接近光速时,经典力学就不适用,故C错误;相对论和量子力学的出现,并没有否定经典力学,而是进一步完善,故D错误.2.(多选)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】选B、C.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”.故本题选B、C.【加固训练】牛顿运动定律适用于 (

)A.一切运动的物体B.宏观物体远小于光速的运动C.微观粒子稍小于光速的运动D.宏观物体稍小于光速的运动【解析】选B.牛顿经典力学只适用于宏观低速物体,而微观、高速适用于狭义相对论,这里的低速应理解为速度远小于光速的大小.故B正确,A、C、D错误.【课堂回眸】1.下列运动中不能用经典力学规律描述的是 (

)A.子弹的飞行B.和谐号从深圳向广州飞驰C.人造卫星绕地球运动D.粒子接近光速的运动【解析】选D.子弹的飞行、火车的运动及人造卫星绕地球的运动,都属于宏观低速,经典力学能适用.而粒子接近光速的运动,不能适用于经典力学.故本题选D.2.经典力学体系是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论,是整个现代物理学和天文学基础,关于经典力学的适用范围,下列说法中正确的是 (

)A.微观、低速和强引力场B.宏观、高速和弱引力场C.宏观、低速和弱引力场D.微观、高速和强引力场【解析】选C.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;经典力学的基础是牛顿运动定律,但不只包含牛顿定律,牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题,在生产、生活及科技方面起着重要作用;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.但经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场,故C正确,A、B、D错误.3.(多选)继哥白尼提出“日心说”、开普勒提出行星运动三定律后,牛顿站在巨人的肩膀上,创立了经典力学,揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律;爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足,又进一步发展了牛顿的经典力学,创立了相对论,这说明 (

)A.世界无限扩大,人不可能认识世界B.人的意识具有能动性,能够正确地反映客观世界C.人对世界的每一个正确认识都有局限性,需要发展和深化D.每一个认识都可能被后人推翻,人不可能获得正确的认识【解析】选B、C.发现总是来自认识过程,观点总是为解释发现而提出的,主动认识世界,积极思考问题,追求解决(解释)问题,这是科学研究的基本轨迹.任何一个人对客观世界的认识都要受当时的客观条件和科学水平的制约,所以所形成的“正确理论”都有一定的局限性,爱因斯坦的相对论是对经典力学的发展和深化,但也有人正在向爱因斯坦理论挑战.4.关于经典力学,下列说法正确的是 (

)A.经典力学取得了巨大的成就,所以经典力学是普遍适用的B.由于相对论及量子力学的提出,经典力学已经失去了它的作用C.相对论及量子力学的出现是对经典力学的否定D.经典力学在宏观低速中仍适用【解析】选D.经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,对于高速、微观的情形经典力学不适用,故A错误;相对论、量子论的提出,没有否定经典力学,经典力学是相对论、量子力学在低速、宏观状态下的特殊情形,故B、C错误;经典力学在低速、宏观的情形仍然可以使用,对于高速、微观的情形经典力学不适用.所以D正确.5.(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