6.经典力学的局限性中
1．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列说法中正确的是
A．牛顿通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因
B．伽利略发现了行星运动的规律
C．卡文迪许通过实验测出了引力常量
D．爱因斯坦相对论的创立表明牛顿运动定律是错误的
【答案】C
【解析】
伽利略通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因，选项A错误；开普勒发现了行星运动的规律，选项B错误；卡文迪许通过实验测出了引力常量，选项C错误；爱因斯坦创立了相对论，相对论的创立并不表明经典力学已不再适用，其实，相对论与经典力学适用的范围不同，经典力学只适用于宏观低速物体，而高速物体适用于相对论。故D错误；故选C.
2．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是（）
A．经典力学不能很好地描述微观粒子运动的规律
B．地球以的速度绕太阳公转时，经典力学就不适用了
C．在所有天体的引力场中，牛顿的引力理论都是适用的
D． 20世纪初，爱因斯坦建立的相对论完全否定了经典力学的观念和结论
【答案】A
【解析】
经典力学无法正确地描述微观粒子运动的规律性，故A正确。经典力学适用于宏观物体、低速运动的物体，可知地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时，经典力学是适用的，故B错误。密度越大的天体表面引力越强，中子星密度非常大，其表面的引力比常见的引力强得多，为强引力，牛顿的引力理论已经不能正确解决了，故C错误。爱因斯坦建立的相对论，但是没有否定经典力学的观念和结论，故D错误。故选A。
3．下列说法中正确的是（）
A．相对论只适用于惯性参考系
B．电磁波与机械波一样都有衍射、干涉现象、所以它们没有本质的区别
C．沿着一个特定方向传播的光叫偏振光
D．光的反射现象和折射现象不能说明光是不是横波
【答案】D
【解析】
A. 狭义相对论只适用于惯性系，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系，故A错误；
B. 电磁波和机械波都属于波，故都能发生干涉和衍射现象，但二者产生的机理不同，故B错误；
C.质点振动方向与传播方向垂直的光叫偏振光，故C错误；
D. 反射现象和折射现象不能说明波是不是横波，偏振现象可以说明波是横波，故D正确。
故选：D
4．下列说法正确的是
A．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关
B．自然光在玻璃表面的反射光是偏振光
C．根据麦克斯韦的电磁场理论可知,变化的电场周围一定可以产生变化的磁场
D．验钞机是利用红外线使钞票上的荧光物质发光效应进行防伪的
【答案】B
【解析】
相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，故A错误；偏振是横波特有的现象，自然光在玻璃表面的反射光是偏振光，故B正确；根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，恒定的电场不会产生磁场，故C错误；验钞机是利用紫外线使钞票上的荧光物质发光效应进行防伪的，故D错误。所以B正确，ACD错误。
5．关于经典力学，下列说法正确的是（）
A．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的意义
B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍是普遍适用的
C．经典力学在宏观低速运动、引力不太大时适用
D．经典力学对高速运动的电子、中子、质子等微观粒子是适用的
【答案】C
【解析】
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，对于高速、微观的情形经典力学不适用。所以ABD错误，C正确。故选：C。
6．下面说法中正确的有( )
A．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
B．经典力学只适用于高速运动和宏观世界
C．海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
D．牛顿在《自然哲学的数学原理》中发表了万有引力定律并给出了引力常量的值
【答案】C
【解析】第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度，是发射人造卫星的最小速度，选项A错误；经典力学只适用于低速运动和宏观世界，选项B错误；海王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的，选项C正确；牛顿在《自然哲学的数学原理》中发表了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量的值，选项D错误；故选C.
7．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．经典力学的局限性说明经典力学的理论是错误的
C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变
D．相对论与量子力学否定了经典力学理论
【答案】C
【解析】我们现在的力学分为经典力学和量子力学，其中经典力学是指以牛顿的三大定律为基础的现代力学体系，其适用范围是宏观低速，在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变；在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了经典力学，经典力学仍然是正确的，故选项C正确，ABD错误；故选C.
8．美国全球定位系统卫星上要用一些装置去纠正卫星运动所造成的时间偏差，这一应用技术的理论来源是（）
A．牛顿的经典力学理论
B．达尔文的进化论
C．爱因斯坦的相对论
D．普朗克的量子论
【答案】C
【解析】根据爱因斯坦的相对论，空间和时间会随着物体运动速度的变化而变化。卫星和地球的运动速度存在差异，因而双方使用的时间也必然存有偏差。故C正确；
故选C
9．下列哪些运动不服从经典力学的规律( )
A．发射同步人造卫星 B．电子绕原子核的运动
C．云层在天空的运动 D．子弹射出枪口的速度
力学不适应电子绕原子核的运动，故选B.
10．下列描述不属于经典力学范围的是
A．开普勒对行星运动规律的描述
B．伽利略对落体运动规律的描述
C．牛顿对物体低速运动规律的描述
D．爱因斯坦对粒子接近光速运动规律的描述
【答案】D
【解析】ABC：经典力学的适用范围是宏观低速，开普勒对行星运动规律的描述、伽利略对落体运动规律的描述、牛顿对物体低速运动规律的描述均属于宏观低速问题，属于经典力学范围。
D：爱因斯坦对粒子接近光速运动规律的描述不属于宏观低速问题，不属于经典力学范围。
本题选不属于经典力学范围的，答案是D。
11．经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的尊敬.20世纪以来，人们发现了一些新的事实，用经典力学无法解释．下列说法正确的是( )
A．由于经典力学有局限性，所以它是错误的
B．当物体的速度接近光速时，经典力学仍成立
C．狭义相对论能描述微观粒子运动的规律
D．量子力学能描述微观粒子运动的规律
【答案】D
【解析】
相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，经典力学是相对论和量子力学在低速、宏观条件下的特殊情形。故A错误。当物体的速度接近光速时，经典力学不成立，故B 错误。量子力学能够描述微观粒子运动的规律。故C错误，D正确。故选D。
12．经典力学不能适用下列哪些运动( )
A．火箭的发射
B．微观粒子的波动性
C．“勇气号”宇宙探测器在太空的运动
D．宇宙飞船绕地球的运动
学不能适用微观粒子的波动性，故选B.
13．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】C
【解析】A项：经典力学适用于宏观世界和低速运动，对于微观世界和高速运动不再适用，故A错误；
B、C项：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，故B错误，C正确。
14．经典力学不适用下列哪些运动（）
A．火箭的发射 B．微观粒子的波动性
C．宇宙飞船绕地球的运动 D．“勇气号宇宙探测器”
【答案】B
【解析】火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速，经典力学能适用。对于微观的情形经典力学不适用，故B正确，ACD错误。
15．下面说法中正确的是（）
①当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；
②当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别；
③当普朗克常量h（6.63×10-34J·s）可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别；
④当普朗克常量h（6.63×10-34 J·s）不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别.
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
【答案】A
【解析】当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，故经典力学是适用的，故①正确；当物体运动速度接近光速时,相对论物理学和经典物理学的结论有很大的不同，②错误；当普朗克常量不能忽略不计时，量子效应不能忽略，量子
力学和经典力学的结论不同，故③正确，④错误；故选A.
16．下面说法中正确的是( )
①根据牛顿的万有引力定律可以知道,当星球质量不变,半径变为原来的 1/2时,引力将变为原来的4倍;
②按照广义相对论可以知道,当星球质量不变,半径变为原来的1/2 时,引力将大于原来的4倍;
③在天体的实际半径远大于引力半径时,根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大;
④在天体的实际半径接近引力半径时,根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大.
A ． ①②
B ． ③④
C ． ①③
D ． ②④
【答案】A
【解析】根据万有引力定律F=G 122m m r 可知，当星球质量不变，半径变为原来的12时，引力将变为原来的4倍．故①正确．按照广义相对论可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的12
时，引力将大于原来的4倍．故②正确．牛顿的万有引力定律适用条件是两个质点间引力的计算，要将星球看成质点才能计算它们间引力的大小，而天体的实际半径远大于引力半径，根据爱因斯坦理论，天体的实际半径远大于引力半径时，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所以根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大．故③、④错误．故选A ．
17．在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是( )
A ． 运动中的物体，其质量无法测量
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 ． 物体质量并不随速度变化而变化
【答案】B
【解析】物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，故A 错误；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，故B 正确；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，故CD 错误。所以B 正确，ACD 错误。
18．下列说法正确的是（）
A．在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量也不随运动状态而改变
B．在经典力学中,物体的质量随运动速度的增加而减小,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大
C．在经典力学中,物体的质量是不变的,在狭义相对论中,物体的质量随物体速度的增大而增大
D．上述说法都是错误的
【答案】C
由相对论质量公式m可知物体的质量随速度的增大而增大；经典
【解析】
力学的基础是牛顿运动定律，经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似．在狭义相对论的所有公式中，只要令v＜＜c，在数学上稍作变换，就会发现，它们将全部退化为牛顿的经典力学公式．故ABD错误，C正确；故选C.
19．(多选)下列说法正确的是( )
A．经典力学中物体的质量是不变的
B．经典力学中的时间和空间是独立于物体及其运动的
C．万有引力定律适用于强作用力
D．物体的速度可以是任意值
【答案】AB
【解析】经典力学中物体的质量是不变的，而相对论认为物体的质量随速度发生变化。故A正确；经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，故B正确；万有引力定律属于弱引力作用，不适用于强作用力，故C错误；根据相对论力学，物体的能量是不连续的，所以速度也是不连续的，故D错误；故选AB。
点睛：本题考查的是经典力学的适用范围：宏观低速物体；什么是经典力学，经典力学的基本假设即成立的基础：其一是假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的；其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定．
20．下列说法正确的是（）
A．经典力学适用于任何领域
B．经典力学只适用于宏观、低速物体的运动，对于微观、高速运动不适用
C．在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量随速度的增
大而增大
D．相对论与量子力学并没有否定经典力学，而认为经典力学是自己在一定条件下的特殊情形
【答案】BCD
【解析】经典力学只适用于宏观、低速物体的运动，对于微观、高速运动不适用，选项A错误，B正确；在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中,物体的质量随速度的增大而增大，选项C正确；相对论与量子力学并没有否定经典力学，而认为经典力学是在一定条件下的特殊情形，选项D正确；故选BCD.
21．对于公式，下列说法中正确的是( )
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m>m0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用
C．当物体以较小速度运动时，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的速度运动时，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很小，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
【答案】CD
【解析】对于公式，式中的m0是物体静止时的质量。故A错误；当物体运动速度v＞0时，物体质量m＞m0，但是当物体以较小速度运动时，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。故B错误，C正确；根据公式，通常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。故D正确。故选CD。
22．下列说法正确的是（）
A．哥白尼提出了“地心说”，牛顿总结出了万有引力定律
B．经典力学适用于宏观世界高速运动，量子力学适用于微观世界低速运动
C．在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变,在狭义相对论中,物体的质量随速
度的增大而增大
D．万有引力定律不适用于强引力作用
【答案】CD
【解析】A、哥白尼提出了“日心说”，牛顿总结出了万有引力定律，故A错误；
B、经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学只适用于宏观世界，低速运动，故B错误；
C、在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变；在狭义相对论中，物体的质量随速度的增大而增大，故C正确；
D、万有引力定律属于弱引力作用，不适用于强作用力，故D正确；
故选CD。
23．在狭义相对论中，下列说法正确的有_________
A．在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的
B．质量、长度的测量结果与物体相对观察者的相对运动状态无关
C．物体的质量永远不变
D．物体的能量与质量成正比
E．真空中光速在不同的惯性系中都是相同的
【答案】ADE
【解析】
狭义相对论的两个基本假设是：光速不变原理和相对性原理；即在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故A正确；根据狭义相对论，质量和长度会随着速度的改变而改变，故B错误；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，故C错误；根据E=mc2知，爱因斯坦质能方程给出了物体的能量与它的质量成正比关系，故D正确；在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值c，这叫光速不变原理，故E正确。所以ADE正确，BC错误。24．下列说法中正确的是 _____
A．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置的
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄C．考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆的长度总比杆静止时的长度短D．调谐是电磁波发射应该经历的过程，调制是电磁波接收应该经历的过程
【答案】C;
【解析】
雷达是利用无线电波的反射来确定物体目标的仪器，A错误；根据公式，双缝
干涉条纹宽度正比于波长，红光波长比绿光大，它干涉条纹宽，B错误；相对论效应是对不同参考系而言的，相对地面高速运动的杆在自身参考系内测量就是静止的原长，而地面观察者测量时发现其长度变短，C正确；发射电磁波需要将低频信号加到高频信号上，此过程称为调制，接受到电磁波时，选择所需要的频率信号，称为调谐，D错误．25．经典力学认为时间是________，质量是_________，空间是________．经典力学深入到高速领域将被______所代替，深入到微观领域将被________所代替．
【答案】绝对的不变的三维的相对论量子力学
【解析】
经典力学认为时间是绝对的，质量是不变的，空间是三维的，经典力学深入到高速领域将被相对论所代替，深入到微观领域将被量子力学所代替。
26．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?
【答案】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【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.
27．电子的静止质量为m e，加速后的电子相对实验室的速度是c(c为光速)，在实验室中观察到的加速后电子的质量是多大？
【答案】1.67m e
【解析】电子的静止质量为m，加速后的电子相对实验室的速度是c，根据爱因斯坦的质速关系方程，有：′
28．一个原来静止的电子，经高压加速后速度为v＝6×106m/s.问电子的质量是增大了还是减小了？改变了百分之几？
【答案】增大了，0.02%
【解析】试题分析：应用相对论有关相对论质量公进行分析求解。
根据爱因斯坦的狭义相对论得，运动后的质量增大了，且
，所以改变的百分比为
×100%＝0.02%。
29．如果真空中的光速为c ＝3.0×108m/s ，当一个物体的运动速度为v 1＝2.4×108m/s
时，质量为3 kg.当它的速度为1.8×108m/s 时，质量为多少？ 【答案】2.25 kg 【解析】根据狭义相对论，
， 由题意知
， 所以
所以m 2＝ m 1＝2.25kg.
30．在粒子对撞机中,有一个电子经过高压加速,速度达到光速的0.5倍.试求此时电子的质量变为静止时的多少倍?
【答案】1.155倍
【解析】电子的静止质量为m ，加速后的电子相对实验室的速度是0.5c ，根据爱因斯坦的质速关系方程，有：
' 1.155m m ===；
6.6 经典力学的局限性 【学习目标】 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。 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。 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、态度与价值观 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，认识的知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。 【学习重点】 牛顿运动定律的适用范围 【学习难点】 高速运动的物体，速度和质量之间的关系 【学习课时】 1课时 【探究学习】 引入新课 教师活动：自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大 的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律 的正确性。 但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局 限性。那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节课我们就来了解这 方面的知识。 进行新课 教师活动：请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题［用投影片出示］: 1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。 2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。 3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。 4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认
识？ 5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”？ 学生活动：阅读教材，并思考上面的问题。分组讨论，代表发言。 点评：________________________________________________________________________________ 教师活动：待学生阅读教材后，倾听学生代表的发言，和其他学生一起点评、补充。 点评：________________________________________________________________________________ ［学生A ］经典力学在微观领域和高速运动领域不再适用；在不同参考系中不能适用; 在强引力的情况下，经典的引力理论也是不适用的。 ［学生B］因为微观粒子（如电子、质子、中子）在运动时不仅具有粒子性，而且还具有波动性，经典力学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快，要导致质量发生变化，而经典力学认为质量是不变的，所以经典力学在高速运动领域内也不再适用［学生C「从上面分析知：牛顿运动定律的适用范围是：宏观物体，低速运动。 教师总结： 从经典力学到相对论的发展 以牛顿运动定律为基础的经典力学中，空间间隔（长度）s、时间t和质量m这三个 物理量都与物体的运动速度无关?一根尺子静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分 钟不论处于静止状态还是处于运动状态，其快慢保持不变；一个物体静止时的质量和运动时的质量一样?这就是经典力学的绝对时空观? 到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难?在新事 物面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》 的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论?狭义相对论指出： 长度、时间和质量都是随物体的运动速度而变化的?长度、时间和质量随速度的变化关系可以用下列方程表达式: I=|o{l_爲（通称尺缩效应）
第六节经典力学的局限性 1．经典力学的基础是________________，牛顿运动定律和万有引力定律在________、________、__________的广阔领域，包括______________的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就． 2．狭义相对论阐述物体在以________________运动时所遵从的规律． 3．在经典力学中，物体的质量是________的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动 速度的增大而__________，即m＝________________，两者在________________的条件下是统一的． 4．经典力学认为位移和时间的测量与参考系________，相对论认为，同一过程的位移和 时间的测量与参考系________，在不同的参考系中________． 5．19世纪末20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现了电子、质子、中子等微观 粒子，而且发现它们不仅具有__________，同时还具有__________.20世纪20年代，______________建立，它能够很好地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用． 6．经典力学的适用范围：只适用于__________运动，不适用于________运动；只适用于 ________世界，不适用于________世界． 7．1915年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种新的时空与引力的理论．在强引力的情况下，牛顿引力理论__________．当物体的运动速度远小于光速c(3×108m/s)时，相对论物理学与经典物理学的结论____________；当另一个重要常数即“普朗克常 量”(6.63×10－34J·s)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论____________．
经典力学的局限性 （一）新课导入 自从17世纪以来，以牛顿运动定律为基础的经典力学不断发晨，如：在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，如从地面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、飞机等各种交通工其：从投出的篮球到发射火箭、人造卫星、宇宙飞船……从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，像一切科学一样，它没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性．它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”，那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节课我们就来了解这方面的知识。 （二）新课教学 1、从低速到高速 请同学们阅读教材“从低速到高速”部分，回答低速与高速的概念、质速关系、速度合成与两个公设。（低速到高速的概念，通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等，有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。） 质速关系是：在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即：其中Db为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c 是真空中的光速。例如：（1）v＝0.8c时，物体的质量约增大到静止质量的1.7倍，这时经典力学就不再适用了。（2）如地球以v＝30km／s的速度绕太阳公转时，m=l 010 lOlmo，它的质量增大十分微小，可以忽略不计。 速度合成与两个公设。一条河流中的水以相对河岸的速度v水岸流动，河中的船以相对于河水的速度v船水顺流而下，在经典力学中，船相对于岸的速度即为v船岸=v船水+v水岸经验告诉我们，这简直是天经地义的，但是，仔细一看，这个关系式涉及两个不同的惯性参考系，而速度总是与位移(空间长度)及时间间隔的测量相联系，在牛顿看来，位移和时间的测量与参考系无关，正是在这种时空的观念下，上式才成立，然而，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是不同的，因而上式不能成立，经典力学也就不再适用了。 （1）相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式。 （2）光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速都一样。 经典力学是适用于低速运动的物体还是适用于高速运动的物体呢？（适用于低速运动的物体） 阅读教材科学漫步部分，体会时间和空间是什么？ 2、从宏观到微观 请同学们阅读教材“从宏观到微观”部分，并说明经典力学是适用于宏观物体还是微观物体。（19世纪末到20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，面且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述。）20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用。 经典力学一般不适用于微观粒子。相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义？（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：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。）
第六节经典力学的局限性 湖北省恩施高中陈恩谱 一、教材及学情分析 本节书在整个高中物理一到六章“运动和力”部分的最后一节，对于经典力学的基础部分——牛顿定律和万有引力定律，学生都有了较为熟悉的了解，为了让学生对经典力学的适用范围和现代物理学的成就有一个总体性的了解，教材设计了这一节书。因此，本节书的教学目的在于让学生接触和了解相关内容，防止学生对经典力学形成迷信，同时也对物理学理论发展的逻辑有初步的认知。 由于学生尚未学习相对论、量子理论的基本内容，本节教学也不需要学生真正领会现代物理学的内涵，只需要初步了解现代物理学涉及的几个具体问题的具体结论即可。尽管要求不高，但实际上因为新鲜生疏信息量过大、知识过于抽象和不合学生生活经验，学生只可能在似懂非懂的情形下，接受教材和教师的观点，形成初步印象，为后续学习奠定一个心理印象基础。 同时，教材设计了“科学漫步”、“科学足迹”这两个栏目，分别介绍了狭义相对论的时空观和牛顿科学研究的生涯与方法。第一个栏目与正文目的相同，旨在初步了解相关内容；第二个栏目则是旨在对学生进行科学方法教育和科学人物经历精神教育，属于本节教学的重要补充。 二、教学三维目标 1、知识与技能：了解经典物理学的局限和现代物理学的超越，了解物理学理论发展的逻辑和现代物理学发展的两个方向，了解牛顿的科学研究经历、科学研究方法和科学精神。 2、过程与方法：通过本节学习，理解任何物理学理论都有其适用范围与条件，理解物理学理论的发展是不断开拓、深入并将过往理论包容、扬弃的逻辑，理解牛顿科学研究方法要点。 3、情感、态度与价值观：通过本节学习，使学生视野更开阔，防止无知导致迷信，促成学生形成开放、创造性学习的心态，激发学生进一步学习的欲望，使学生形成勤奋、严谨、坚毅、执着的科学品质观。 三、教学重点难点 1、经典物理学的局限与适用范围 2、物理学理论发展的逻辑 3、现代物理学发展的两个方向 4、牛顿科学研究的方法与精神 四、教学媒体方式 1、教学媒体：PPT 2、教学方式：自学，讲授法 五、教学过程设计 （一）回顾引入 课本第一至六章，我们学习了以伽利略变换和牛顿定律为基础的运动学、动力学、曲线运动和天体运动相关知识，我们基本上将经典力学最基础的部分基本学习完毕，本节课我们将进行一个全面的总结，同时，本节更重要的任务是让大家了解这些知识内容的局限性和适用范围，明白我们目前所学内容在整个物理学理论体系中的确切位置。 （二）自学教材 下面给大家10分钟左右的时间，自主阅读课本第六节正文内容，阅读过程中思考以下问题： 1、经典力学包含哪些基本内容？ 2、经典力学的适用范围是怎样的？ 3、物体运动接近光速时，什么理论才是适用的？微观到原子、电子尺度时，什么理论才是适用的？强引力场中呢？ 4、站在现代物理学的基础上反观经典力学，你认为经典物理学被否定了吗？现代物理学理论和经典物理学理论是什么关系？ 5、物理学有终极理论吗？
6 经典力学的局限性 整体设计 牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就.但是，像一切科学一样，经典力学也有自己的局限性.当物体的运动速度远小于真空中的光速时，经典力学完全适用.20世纪初，著名物理学家爱因斯坦建立了狭义相对论.狭义相对论阐述物体在以接近光的速度运动时所遵从的规律，它得出了一些不同于经典力学的观念和结论.经典力学不适用于高速运动问题，并且经典力学对微观粒子的运动也束手无策.量子力学能够正确描述微观粒子运动的规律性，并在现代科技中发挥了重要作用.经典力学的适用范围：低速、宏观物体的运动；量子力学的研究对象：高速、微观物体的运动. 本节从低速与高速、宏观与微观、弱引力到强引力三个方面介绍了经典力学的局限性.这三个方面的具体内容都不要求学生掌握，但是学过本节之后，学生会知道尽管前面已经体会到了万有引力的辉煌成就，但它没有穷尽一切真理，在新的领域还有新的规律等待我们去发现，文中“未完成的交响曲”“相对论和量子力学是哪一种广泛的理论的特殊情形呢？我们现在还不知道……”，这些内容安排的着眼点都在情感态度与价值观方面的教育功能. 从低速到高速的讨论中，教材提到经典力学的相对运动问题，建议在此之前做一定的补充讲解. “科学漫步”的“时间与空间”并没有讲清时间与空间的问题，只是提出问题，激励学生未来的探索，它的目的同样在于情感态度与价值观的教育功能. 教学重点 了解经典力学的局限性. 教学难点 了解相对论、量子力学与经典力学的关系. 课时安排 1课时 三维目标 知识与技能 1.知道以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围. 2.知道相对论、量子力学和经典力学的关系. 过程与方法 经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程，认识科学思维的意义. 情感态度与价值观 1.了解科学理论的相对性，知道科学理论发展过程的继承与摒弃. 2.通过时间与空间的问题，激励学生对未来的探索. 教学过程 导入新课 情景导入 情境1 《原理》将成为一座永垂不朽的深邃智慧的纪念碑，它向我们揭示了最伟大的宇
6.经典力学的局限性易 1．下列说法正确的是（） A．声波在空气中传播时是一种横波 B．波形曲线表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移 C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围产生变化的磁场 D．由爱因斯坦的狭义相对论可知，真空中的光速对于任何惯性参考系都相同 【答案】D 【解析】（1）声波属于纵波，故A错误； （2）波形曲线表示在同一时刻，介质中所有质点偏移平衡位置的位移矢量末端的连线，B错误； （3）根据麦克斯韦理论，均匀变化的电场产生恒定的磁场，周期性的变化的电场产生周期性变化的磁场，C错误； （4）光速不变原理，是爱因斯坦狭义相对论的基本原理，即光速对于任何惯性参考系都相同，D正确 故本题选D 2．你现在正在完成100分钟的期末物理考试，假设一艘飞船相对你以0.3C的速度匀速飞过（C为真空中的光速），则飞船上的观察者根据相对论认为你考完这场考试所用时间 A．大于100分钟 B．等于100分钟 C．小于100分钟 D．不能确定【答案】A 【解析】根据狭义相对论可知，飞船相对此考生以0.3c的速度匀速飞过时，飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间，可知飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间大于100分钟。选项A正确。故选A。 3．以下说法中正确的是（） A．红外线的波长比可见光的波长长,银行利用红外线灯鉴别钞票的真伪 B．麦克斯韦提出了电磁场理论,并用实验证实了电磁波的存在 C．多普勒效应说明波源的频率发生改变 D．狭义相对论认为:在惯性系中,不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的 【答案】D 【解析】
（1）红外线的波长比可见光的波长长，但银行是利用紫外线灯鉴别钞票的真伪；故A 错误； （2）麦克斯韦1860年提出了电磁场理论，一直到1888年赫兹才用实验证实了电磁波的存在；故B错误； （3）多普勒效应是接收者接收到的波的频率发生改变，而波源本身的频率并未改变。故C错误； D、狭义相对论认为：在惯性系中，不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，故D正确。 故本题选D。 4．如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动。则下列说法中正确的是（） A．乙观察到甲身高变高 B．甲观察到乙身高变低 C．若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快 D．若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为c 【答案】D 【解析】因为人是垂直于物体速度方向的，竖直方向上没有尺缩效应，即甲乙观察对方身高时不变，故AB错误；根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙观察到甲动作变慢，故C错误；根据爱因斯坦光速不变原理，乙观察到该光束的传播速度仍为c，故D正确。所以D正确，ABC错误。 5．在高速行进的火车车厢正中的闪光灯发一次闪光向周围传播，闪光到达车厢后壁时，一只小猫在车厢后端出生，闪光到达车厢前壁时，两中小鸡在车厢前端出生。则（） A．在火车上的人看来，一只小猫先出生 B．在火车上的人看来，两只小鸡先出生 C．在地面上的人看来，一只小猫先出生
《经典力学的局限性》教学设计 【课标分析】 1）通过实例，了解经典力学的发展历程和伟大成就，体会经典力学创立的价值与意义，认识经典力学的实用范围和局限性。 2）初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。 3）初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人类对于物质世界的认识。 【教材分析】 1.教材的地位和作用 《经典力学的局限性》是人教版、物理必修二、第六章第六节的内容，是第六章的最后一节，是学习完经典力学以后所做的介绍性质内容，它可以拓展学生的知识面、展示科学探究的无限可能，建立科学思想、科学的思维方法，培养科学精神，在情感、态度与价值观方面发挥应有的教育功能。 2.教材的编写思路 本节教材先介绍高速运动的物体运动时牛顿力学体系不成立，并给出了质量随速度变化关系。接下来介绍从宏观到微观的变化，介绍了量子化现象。最后接绍从引力弱到强引力，广义相对论的基础。把这么多内容安排到一节重点不在对相对论和量子力学知道多少，而在于让学生体会任何科学都有局限性，并不是牛顿力学过时了，要理解各自成立的条件。 3.教材的特点 图文并茂。本节较多地采用了图文结合的呈现方式，可以增强学生的感悟能力，激发学习兴趣，避免仅用文字表述带来的枯燥无味现象。通过?科学漫步?让学生了解经典时空观和相对论时空观不同。?科学足迹?中介绍了牛顿的科学生涯。 【学情分析】： 本节课授课对象是高一的学生：
1. 知识基础 学生已经学习了牛顿运动定律和万有引力定律，对于经典力学的基本理论及其应用，学生对于经典力学的时空观也有了基本认识。学习本节前听说过相对论和量子力学，但缺乏正确地认识。 2. 能力基础 高一学生正是思维活跃，求知欲强，在思维方式上由初中形象思维为主向高中抽象思维为主过渡，已具备了一定的分析、解决问题等能力，自主学习意识不断增强，对事物的探究有热情。本节主要介绍相对论时空观和量子化现象，本节内容十分抽象，因此学习本节内容时要具有经典力学的时空观知识和高度的概括和抽象理解能力。 【教学过程】
6.经典力学的局限性难 1．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( ) A．狭义相对论和经典力学是相互对立，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都是适用的 【答案】BC 【解析】 A项：经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故A错误； B项：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，故B正确； C、D项：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，故C 正确；D错误。 故选：BC。 2．下列物理学公式正确的是 A．声音在空气中的传播速度（p为压强，为密度） B．声音在空气中的传播速度（p为压强，为密度） C．爱因斯坦提出的质量与速度关系（为静止质量，c为光速，为物体速度） D．爱因斯坦提出的时间与速度关系（为静止时间，c为光速，为物体速度） 【答案】BD 【解析】 A、B项：密度的单位为kg/m3，压强的单位为N/m2，又1N=1kg m/s2，则的单位为 ，等于速度的单位。故B正确，A错误； C项：爱因斯坦提出的质量与速度关系，（m0为静止质量，C为光速，v为物体速度）故C错误；
D项：爱因斯坦提出的时间与速度关系（t0为静止时间，C为光速，v为物体速度），故D正确。 故应选：BD。 3．2017 年 6 月 16 日，来自中国的“墨子号”量子卫星从太空发出两道红色的光射向青海德令哈站与千里外的云南丽江高美古站，首次实现了人类历史上第一次距离达千里级的量子密钥分发。下列说法正确的是（） A．经典力学适用于“量子号”绕地球运动的规律， B．经典力学适用于光子的运动规律， C．量子力学可以描述“量子号”发出“两道红光”的运动规律 D．量子密钥分发的发现说明经典力学已经失去了使用价值 【答案】AC 【解析】A、经典力学适用于宏观低速的物体运动，卫星的运动相对微观粒子的运动速度小很多，属于宏观低速，故A正确。B、量子力学适用于微观高速的物体运动，如光子的运动，故B错误。C、D、量子力学和经典力学的适用范围不同，各自在自己的范围内是有价值的，并不会失去用处；故C正确，D错误。故选AC。 4．(多选)爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为( ) A．否定了经典力学的绝对时空观 B．揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 C．打破了经典力学体系的局限性 D．使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界 【答案】BC 【解析】A、运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动物体的质量变大，这是狭义相对论的几个重要的效应，揭示了时间、空间并非绝对不变的属性，故A错误，B正确； C、爱因斯坦相对论解释了经典牛顿力学不能解释的高速、微观范围，但狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，它打破了经典力学体系的局限性，故C正确； D、普拉克提出的量子理论使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界，故D错误。 5．下列说法正确的是 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．当物体运动速度很大(接近光速)时，经典力学理论所得的结果与实际结果之间出现了较大的偏差
人教版物理必修二第六章第六节经典力学的局限性同步训练B卷（模拟） 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题（共15小题） (共15题；共30分) 1. （2分） (2020高二下·上海月考) 某天体的半径是地球半径的P倍，质量是地球的K倍，则该天体表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（） A . B . C . D . 【考点】 2. （2分） (2018高一下·苏州期中) —个物体在地球表面受到地球的引力为F，则在距地面高度为地球半径的3倍处．受地球引力为（） A . B . C . D . 【考点】 3. （2分） (2018高三上·陆丰期末) 北斗卫星导航系统空间段计划由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星．中轨道卫星和静止轨道卫星都绕地球球心做圆周运动，中轨道卫星
离地面高度低，则中轨道卫星与静止轨道卫星相比，做圆周运动的（） A . 向心加速度大 B . 周期大 C . 线速度小 D . 角速度小 【考点】 4. （2分）(2018·杭州模拟) 2015年12月29日0时04分，我国在西昌卫星发射中心成功发射高分四号卫星．至此我国航天发射“十二五”任务圆满收官．高分四号卫星是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星，也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道卫星，它的发射和应用将显著提升我国对地遥感观测能力，该卫星在轨道正常运行时，下列说法正确的是（） A . 卫星的轨道半径可以近似等于地球半径 B . 卫星的向心加速度一定小于地球表面的重力加速度 C . 卫星的线速度一定大于第一宇宙速度 D . 卫星的运行周期一定大于月球绕地球运动的周期 【考点】 5. （2分） (2018高一下·南昌期中) 牛顿总结前人的观点, 得出著名的万有引力定律后, 并未能计算出万有引力常量G, 请问是下列哪位科学家通过扭秤实验测量出了万有引力常量（） A . 伽利略 B . 胡克 C . 开普勒 D . 卡文迪许
这节课我们学习《经典力学的局限性》，是脑洞大开的一节课。首先我们来了解什么是经典力学？所谓经典力学主要包括两部分：牛顿三大运动定律和万有引力定律。这是经典力学的两大理论支柱，也是我们到今天一直在学习的内容。著名物理学家杨振宁曾赞颂道：“如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿《自然哲学的数学原理》在1687年出版的那一天。”【图片】 但是“金无足赤人无完人”，经典力学没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性。它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”。（尼尔斯·玻尔的“对应性原理”）比方说：生物研究告诉我们“摄入水分对生物体有益。”但是这一结论有一定的适用范围——不能摄入过多的水，否则细胞就会吸水胀破；也不能水分过少，否则细胞就会失水皱缩，如果是植物细胞的话就会发生质壁分离。那经典力学所能解释和解决的问题只适用于宏观、低速、弱引力的情况，而且是这三者的交集。如果三缺一，事物将不再服从经典力学的规律。那该怎么处理这些问题呢？这就是本节课我们要讨论的问题。 一、从宏观走向微观 我们经常看电影，有的电影尺度比较大。那什么是尺度呢？尺度就是对事物范围的度量。自然界的尺度有多大，又可以怎样划分呢？整个自然界可以划分为五个尺度，从小到大分别是：渺观→微观→宏观→宇观→胀观，这几个尺度或者说自然界的这“五观”分别可以描述怎样的事物呢？往大的说：宏观：肉眼可见的物体；宇观：星体；胀观：可见宇宙的膨胀；往小的说：微观：原子、电子、质子、中子等微观粒子；渺观：弦。这两个尺度的物质长度大约在h左右。所以你就发现经典力学在宇宙中的势力范围非常小，只占到1/5；对于尺度更小的微观甚至是渺观的物质服从什么规律呢？量子力学。这是一门由普朗克【图片】提出的全新的科学。什么是量子力学呢？给大家举两个典型的例子： 例1：【板书】一个苹果从经典的角度去看，就是果肉的连续体；而从量子力学的观点看呢，它可以像这样被分割为一块一块非连续的小肉丁，中间具有一定的空隙（这不是草莓啊！）。好比是咱们的班级：用经典力学描述，就是一个大的整体；而用量子力学描述，就更加深入一些，是由一个个相隔一定距离的同学共同组成的。 例2：买同样一件东西，需要付3元。经典力学可以用微信、支付宝把这3元作为一个整体一次性的转账过去；而量子力学就好像一个自动售货机，需要我们1元、1元、1元的逐个投币。 二、从低速走向高速 生活中物体移动的速度，无论是汽车也好，还是火箭也罢，与光速c=3*108m/s（30万公里每秒）都不可比拟。那这样的速度都叫做低速。而如果一个物体运动的速度接近光速（粒子加速器产生的微观粒子，终结者中产生强磁场吸住机器人的长管子【视频】），那么就可以被称为高速运动的物体了，此时经典力学就从宝座走下，而狭义相对论就登上了统治的王位。什么是狭义相对论呢？它是由爱因斯坦在20世纪初创立的理论，主要包含两部分：相对性原理、光速不变原理。 相对性原理：指的是同一个时间或空间的进程在不同的观察者的观察下呈现不同的形式，也就是说时空的测量与参考系有关。比方说同一辆汽车从窗外驶过，A观察的结果是该汽车速度为50km/h,B观察的结果是该汽车速度为60km/h。为什么会这样呢？原因就是参考系对结果产生了影响。用爱因斯坦的话来解释就是：好比两个内急的人去上厕所，一个在里面方便，一个在外面等。同样是10分钟，里面的人就觉得过得非常快，外面的人就觉得好像过了一个世纪那么漫长。 光速不变原理：指的是自然界有11个维度，包含10个空间维度（人脑只能感受到其中3维）和一个时间维度。就好像女生的马尾辫从远处看就是一维的线，但是仔细观察会发现有很多的分叉。宇宙也是如此，分成了11维，每个维度都有自己的分速度，而合速度就是
物理必修26.6《经典力学的局限性》教案2 【教学目标】 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。 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。 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、态度与价值观 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，认识的知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。 【教学重点】 牛顿运动定律的适用范围 【教学难点】 高速运动的物体，速度和质量之间的关系 【教学课时】 1课时 【探究学习】 引入新课 教师活动：自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运 动定律的正确性。 但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围， 有自己的局限性。那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？ 这节课我们就来了解这方面的知识。 进行新课 教师活动：请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题[用投影片出示]： 1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。 2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。 3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。 4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？ 5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”？ 学生活动：阅读教材，并思考上面的问题。分组讨论，代表发言。 点评：让学生通过自主阅读获取信息，培养学生阅读理解能力，同时培养学生良好的自学习惯。 教师活动：待学生阅读教材后，倾听学生代表的发言，和其他学生一起点评、补充。 点评：可能学生回答的不完整，甚至很幼稚，这都无关紧要。重要的是给学生提供发表见解的机会，同学之间甚至可以争论，在相互讨论中，明辨真理，掌握知识。 ［学生A］经典力学在微观领域和高速运动领域不再适用；在不同参考系中不能适用；在强引力的情况下，经典的引力理论也是不适用的。 ［学生B］因为微观粒子（如电子、质子、中子）在运动时不仅具有粒子性，而且还具有波动性，经典力学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快，要导致质量发生变化，而经典力学认为质量是不变的，所以经典力学在高速运
§6.6 经典力学的局限性 一、预习指导： 1、了解经典力学的发展历程和伟大成就 2、认识经典力学的局限性和适用范围 3、初步了解微观和高速世界中的奇妙现象 4、了解相对论、量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用 5、阅读课本P45—P49 二、问题思考： 1、经典力学存在局限性吗？ 2、相对论和量子力学否定了经典力学的成果吗？ 三、新课教学： 【例】一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v=6×106m／s．问电子的质量是增加了还是减少了?改变了百分之几? 四、课后练习： 1．我们接触较多的力学知识均属于力学，它的知识基础是． 2．按相对论的理解，在不同参照系中测量同一过程的位移和时间的结果，经典力学(选填“可”或“不”)适用． 3．经典力学只适用于世界，不适用于世界；只适用于引力情况，不适用于引力情况． 4．(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，物体的质量不随运动状态而改变 D．相对论与量子力学否定了经典理论 5．爱因斯坦的认为物理的质量随着物体运动速度的改变而变化． 6．某人骑自行车以速度v1=5 m／s向东匀速行驶，如果选地面为参考系和选取路边向西以v2=100 m／s的速度行驶的汽车为参考系，则此人的速度分别为多大? 五．本章练习 1．(单选)关于万有引力，下列说法正确的是( ) A．万有引力只有在天体与天体之间才能明显地表现出来 B．一个苹果质量很小，所以它受到的万有引力几乎可以忽略 C．地球对人造地球卫星的作用力远大于卫星对地球的吸引力 D．地球表面的大气层是因为万有引力的作用的约束而存在于地球表面的 2．(单选)由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动．对于这些做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是( ) A．向心为指向地心 B．速度等于第一宇宙速度
2020年高中物理专题6.6 经典力学的局限性(预)(基础版)新人教版 必修 【学习目标】 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 【自主学习】 1．20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 2．20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． 本节学习了经典力学的局限性： (1)从低速到高速：在经典力学中，物体的质量m是不随运动状态改变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体的运动速度的增大而增大．即 (2)从宏观到微观：相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义．只说明它有一定的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界． (3)从弱引力到强引力：相对论物理学与经典物理学的结论没有区别．相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只是认为科学在一定条件下有其特殊性．经典力学只适用于弱引力，不适用于强引力． 1．牛顿定律不适用于下列哪些情况( ) A．研究原子中电子的运动 B．研究“神舟十号”飞船的高速发射 C．研究地球绕太阳的运动
经典力学的局限性 一、教材分析 本节属介绍性质的内容，全章内容结构以万有引力定律的发现为核心，向宇宙学发展历史的两头延伸。托勒密相象地球处在宇宙的中心，哥白尼则设想太阳处在中心，开普勒总结了行星运动定律，牛顿第一个用牛顿定律和万有引力定律解释所有星体运动，爱因斯坦则用几何学的时空体系解释星体的运动。牛顿将天上的力与地上的力统一起来，爱因斯坦将时间与空间、引力与光联系在一起，霍金将引力、量子力学和统计力学联系起来，教材就是按照物理学理论在三个领域的发展过程进行编排的。 二、教学目标 1、知识目标： （1）了解经典力学的发展历程和伟大成就。 （2）认识经典力学的局限性和适用范围。 （3）初步了解微观和高速世界中的奇妙现象。 （4）了解相对论、量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。 2、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。 3、情感、态度与价值观
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，认识的知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。 三、教学重点难点 【学习重点】 牛顿运动定律的适用范围 【学习难点】 高速运动的物体，速度和质量之间的关系 四、学情分析 在前面的几节学习中，学生了解了牛顿发现万有引力定律，并应用到海王星、冥王星的发现，再到宇宙航行等万有引力理论成就的介绍，使学生对牛顿力学产生敬仰之时，来一个经典力学的局限性的介绍，拓展学生的知识、开阔学生的视野的同时，正确认识物理学理论的发展与适用范围，科学永远是一部“末完成的交响曲”。 五、教学方法 学案导学、讲授、谈话、练习 六、课前准备 （1）学生阅读课文、课下上网查阅有关牛顿、爱因斯坦、霍金等科学家的资料。 （2）学生完成下列几填空。 1、牛顿运动定律和万有引力定律在_____________的广阔领域，包括____________的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就。
6 经典力学的局限性 对点训练 知识点一 对质量和速度关系的 理解 1．某物体在低速(接近0)情况下质量为m 0，在速度为v 的高速(接近光速)情况下质量为m ，则由狭义相对论，物体速度v 为( ) A.m 0m ·c B. 1－m 20m 2·c C.??? ?1－m 0m ·c D. 1＋m 20m 2·c 知识点二 对经典力学局限性的 认识
2．牛顿运动定律不适用于下列哪种情况() A．研究原子中电子的运动 B．研究“神舟九号”飞船的高速发射 C．研究地球绕太阳的运动 D．研究飞机从北京飞往纽约的航线 3．下列说法正确的是() A．牛顿运动定律就是经典力学 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的所有问题 D．经典力学可以解决自然界中的所有问题 4．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 D．万有引力定律也适用于强引力 5．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指() A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域 B．地球表面上的物质世界 C．人眼能看到的物质世界 D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界 6．(多选)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，不适用于高速运动(速度接近真空中的光速) B．狭义相对论只适用于高速运动(速度接近真空中的光速)，不适用于低速运动 C．经典力学既适用于低速运动，也适用于高速运动(速度接近真空中的光速) D．狭义相对论既适用于高速运动(速度接近真空中的光速)，也适用于低速运动 7．(多选)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是() A．牛顿发现了万有引力定律 B．牛顿通过实验证实了万有引力定律 C．相对论的创立表明经典力学已不再适用 D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到更高领域 8．下面说法中正确的是() ①根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将变为原来的4倍 ②按照广义相对论可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将大于原来的4倍 ③在天体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大 ④在天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大 A．①② B．③④ C．①③ D．②④
6.经典力学的局限性中 1．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列说法中正确的是 A．牛顿通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因 B．伽利略发现了行星运动的规律 C．卡文迪许通过实验测出了引力常量 D．爱因斯坦相对论的创立表明牛顿运动定律是错误的 【答案】C 【解析】 伽利略通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因，选项A错误；开普勒发现了行星运动的规律，选项B错误；卡文迪许通过实验测出了引力常量，选项C错误；爱因斯坦创立了相对论，相对论的创立并不表明经典力学已不再适用，其实，相对论与经典力学适用的范围不同，经典力学只适用于宏观低速物体，而高速物体适用于相对论。故D错误；故选C. 2．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是（） A．经典力学不能很好地描述微观粒子运动的规律 B．地球以的速度绕太阳公转时，经典力学就不适用了 C．在所有天体的引力场中，牛顿的引力理论都是适用的 D． 20世纪初，爱因斯坦建立的相对论完全否定了经典力学的观念和结论 【答案】A 【解析】 经典力学无法正确地描述微观粒子运动的规律性，故A正确。经典力学适用于宏观物体、低速运动的物体，可知地球以3×104m/s的速度绕太阳公转时，经典力学是适用的，故B错误。密度越大的天体表面引力越强，中子星密度非常大，其表面的引力比常见的引力强得多，为强引力，牛顿的引力理论已经不能正确解决了，故C错误。爱因斯坦建立的相对论，但是没有否定经典力学的观念和结论，故D错误。故选A。 3．下列说法中正确的是（） A．相对论只适用于惯性参考系 B．电磁波与机械波一样都有衍射、干涉现象、所以它们没有本质的区别 C．沿着一个特定方向传播的光叫偏振光 D．光的反射现象和折射现象不能说明光是不是横波 【答案】D 【解析】
[课时跟踪训练] (满分50分时间30分钟) 一、选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分，每小题至少有一个选项正确) 1．下列说法正确的是() A．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物体的质量也不随运动状态而改变 B．狭义相对论和经典力学是完全不同相互矛盾的两个理论 C．在物体高速运动时，物体的运动服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿运动定律 D．上述说法都是错误的 解析：狭义相对论与经典力学两者并不矛盾，经典力学规律是相对论在低速时的特例，所以只有C正确。答案：C 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、弱引力的情况，A是错误的；狭义相对论没有否定经典力学，在宏观低速情况下，相对论的结论与经典力学没有区别，B是错误的；量子力学正确描述了微观粒子运动的规律性，C是正确的；万有引力定律只适用于弱相互作用力，而对于强相互作用力是不适用的，D是错误的。 答案：C 3．下面说法中正确的是() ①根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将变为原来的4倍 ②按照广义相对论可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将大于原来的4倍 ③在球体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大 ④在天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大 A．①②B．③④ C．①③D．②④
6.6 经典力学的局限性习题 题组一对经典力学的认识 1．关于经典力学的伟大成就，下列论述正确的是() A．经典力学第一次实现了对自然界认识的理论大综合 B．经典力学第一次预言了宇宙中黑洞的存在 C．经典力学第一次向人们展示了时间的相对性 D．人们借助于经典力学中的研究方法，建立了完整的经典物理学体系 答案AD 解析经典力学把天上物体和地面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，第一次实现了人类对自然界认识的理论大综合．在研究方法上，人们把经典力学中行之有效的实验与数学相结合的方法推广到物理学的各个分支上，相继建立了热学、声学、光学、电磁学等，形成了完整的经典物理学体系．综上所述，应选A、D. 2．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是() A．经典力学没有局限性 B．经典力学的应用受到物体运动速度的限制，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不适用了 C．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 D．经典力学的时间和空间分离的观点不对 答案BCD 解析经典力学仅适用于宏观、低速运动的物体，当物体运动的速度接近于真空中的光速时，经典力学就不再适用了，B对；经典力学无法解释微观领域中物质结构和能量不连续的现象，C对；同样D也对． 3．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”宇宙探测器的运动 D．以99%倍光速运行的电子束 答案 D 解析经典力学在低速运动的广阔领域(包括天体力学的研究)中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就，但在高速领域不再适用，故选项A、B、C适用．4．继哥白尼提出“太阳中心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在前人的肩膀上，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，只能认识世界的一部分 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 答案BC 解析发现总是来自于认识的过程，爱因斯坦的相对理论并没有否定经典力学，而是对牛顿力学理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战，故A、D错误，B、C正确． 5．下列说法正确的是() A．经典力学中物体的质量是不变的 B．经典力学中的时间和空间是独立于物体及其运动的 C．万有引力定律适用于强作用力 D．物体的速度可以是任意值 答案AB 6．通过一个加速装置对电子加一很大的恒力，使电子从静止开始加速，则对这个加速过程，下列描述正确的是() A．根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动 B．电子先做匀加速直线运动，后以光速做匀速直线运动