2018-2019學(xué)年高中物理教科版必修二教師用書(shū)：第五章 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性 1

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性［學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)研究及生產(chǎn)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用.2.知道經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍．一、經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性1．經(jīng)典力學(xué):又稱牛頓力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)體系是時(shí)代的產(chǎn)物，是許多科學(xué)家經(jīng)過(guò)艱苦探索才完成的科學(xué)理論．它是整個(gè)現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代許多門類工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)．2．經(jīng)典力學(xué)的成就英國(guó)物理學(xué)家牛頓在1687年出版的著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中建立了一個(gè)完整的力學(xué)理論體系．經(jīng)典力學(xué)只用幾個(gè)基本的概念和原理就可以說(shuō)明行星和衛(wèi)星的軌道、開(kāi)普勒的行星運(yùn)動(dòng)定律、彗星運(yùn)動(dòng)、落體運(yùn)動(dòng)、海洋的潮汐、汽車的運(yùn)動(dòng)、足球的運(yùn)動(dòng)以及宏觀世界中人們?nèi)粘？吹降姆N種運(yùn)動(dòng)．3．牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀：時(shí)間、空間與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)完全無(wú)關(guān),時(shí)間與空間也完全無(wú)關(guān)．4．經(jīng)典力學(xué)的局限性：不能解釋高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的許多客觀現(xiàn)象;不能解釋微觀世界豐富多彩的現(xiàn)象．二、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力場(chǎng)，超出以上范圍，經(jīng)典力學(xué)失效，要由相對(duì)論、量子論等來(lái)取代．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1）經(jīng)典力學(xué)只適用于世界上普通的物體，研究天體的運(yùn)動(dòng)經(jīng)典力學(xué)就無(wú)能為力了．（×）（2)洲際導(dǎo)彈的速度可達(dá)到6000m/s，在這種高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，經(jīng)典力學(xué)不適用．(×)(3）受到很強(qiáng)的引力作用的物體的運(yùn)動(dòng)，不能用經(jīng)典力學(xué)理論解釋．(√）(4）當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，經(jīng)典力學(xué)就不適用了．（√）（5）對(duì)于質(zhì)子、電子的運(yùn)動(dòng)情況，經(jīng)典力學(xué)同樣適用．(×)經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性如圖1甲，質(zhì)子束被加速到接近光速;如圖乙,中子星是質(zhì)量、密度非常大的星體．請(qǐng)思考:圖1（1)經(jīng)典力學(xué)是否適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？(2)經(jīng)典力學(xué)是否適用于中子星的引力規(guī)律？答案(1)不適用（2）不適用1．經(jīng)典力學(xué)的成就：（1）經(jīng)典力學(xué)體系是時(shí)代的產(chǎn)物，是現(xiàn)代機(jī)械、土木建筑、交通運(yùn)輸以至航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ)．（2)經(jīng)典力學(xué)的思想方法對(duì)藝術(shù)、政治、哲學(xué)等社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域也有巨大影響．2．經(jīng)典力學(xué)的局限性及適用范圍：(1)現(xiàn)代物理學(xué)已經(jīng)揭示,超出宏觀的、日常生活經(jīng)驗(yàn)的領(lǐng)域,經(jīng)典力學(xué)常常就不適用了．（2）牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間、空間與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)完全無(wú)關(guān)，時(shí)間與空間也完全無(wú)關(guān)，它割裂了時(shí)間、空間、物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系，不能解釋高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的許多客觀現(xiàn)象．（3）經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，一切運(yùn)動(dòng)都是連續(xù)變化的，能量也是連續(xù)變化的，經(jīng)典力學(xué)的運(yùn)動(dòng)觀雖然給出了一幅機(jī)械運(yùn)動(dòng)的圖景,卻不能解釋微觀世界豐富多彩的現(xiàn)象．（4）經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力場(chǎng)的范圍，經(jīng)典力學(xué)對(duì)v→c、受到很強(qiáng)的引力作用的物體或活動(dòng)范圍在10－10m以內(nèi)的微觀粒子的運(yùn)動(dòng),不再適用．經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論、量子力學(xué)并不矛盾,相對(duì)論、量子力學(xué)也沒(méi)有否定經(jīng)典力學(xué)。經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論、量子力學(xué)在宏觀、低速、弱引力作用條件下的特殊情況。例1(多選)關(guān)于經(jīng)典力學(xué),下列說(shuō)法正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)是科學(xué)家通過(guò)探索身邊的物體的運(yùn)動(dòng)而總結(jié)出的運(yùn)動(dòng)規(guī)律B．經(jīng)典力學(xué)在理論和實(shí)踐上取得了巨大的成功，從地面到天體的運(yùn)動(dòng)都服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律，因此，它是完全正確的C．經(jīng)典力學(xué)不適用于高速、微觀領(lǐng)域，而自然界中又不存在慣性系，因此,它是完全錯(cuò)誤的D．經(jīng)典力學(xué)是人類長(zhǎng)期對(duì)自然運(yùn)動(dòng)規(guī)律探索的一個(gè)發(fā)展階段,隨著探索的深入，視野的開(kāi)闊，必然存在不完善的方面答案AD解析分析時(shí)既要看到經(jīng)典力學(xué)的偉大成就，又要注意到經(jīng)典力學(xué)的局限性及適用范圍．由于認(rèn)識(shí)水平的局限，科學(xué)家最早研究的是身邊的事物,經(jīng)典力學(xué)就是科學(xué)家通過(guò)探索身邊事物的運(yùn)動(dòng)而總結(jié)出的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，A正確．經(jīng)典力學(xué)在理論和實(shí)踐上取得了巨大的成功，但隨著人們探索的深入，視野的開(kāi)闊,人們發(fā)現(xiàn)經(jīng)典力學(xué)也有局限性,它不適用于高速、微觀領(lǐng)域，所以B、C錯(cuò)誤，D正確．例2（多選)經(jīng)典力學(xué)能適用于下列哪些運(yùn)動(dòng)（）A．火箭的發(fā)射B．宇宙飛船繞地球的運(yùn)動(dòng)C．“勇氣號(hào)”宇宙探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)D．微觀粒子的運(yùn)動(dòng)答案ABC解析經(jīng)典力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用高速運(yùn)動(dòng),只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界，所以不能適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng).1．(經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性）(多選)下列說(shuō)法中正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)是以牛頓的三大定律為基礎(chǔ)的B．經(jīng)典力學(xué)在任何情況下都適用C．當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，經(jīng)典力學(xué)就不適用了D．相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，使經(jīng)典力學(xué)失去了意義答案AC解析牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),A正確；經(jīng)典力學(xué)只適用于低速、宏觀、弱引力場(chǎng)的范圍，B錯(cuò)誤，C正確;相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，并沒(méi)有否定經(jīng)典力學(xué)，只是說(shuō)經(jīng)典力學(xué)有一定的適用范圍，D錯(cuò)誤．2．（經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性)(多選)關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的局限性,下列說(shuō)法正確的是()A．經(jīng)典力學(xué)沒(méi)有局限性B．經(jīng)典力學(xué)的應(yīng)用受到物體運(yùn)動(dòng)速度的限制,當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度接近于真空中的光速時(shí),經(jīng)典力學(xué)就不適用了C．經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象D．經(jīng)典力學(xué)的時(shí)間和空間分離的觀點(diǎn)不準(zhǔn)確答案BCD解析經(jīng)典力學(xué)僅適用于宏觀、低速物體的運(yùn)動(dòng)以及弱引力作用時(shí)的情況，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度接近于真空中的光速時(shí),經(jīng)典力學(xué)就不再適用了，B對(duì);經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象，C對(duì);同樣D也對(duì)．3．（經(jīng)典力學(xué)的適用范圍)牛頓力學(xué)的適用范圍是(）A．適用于宏觀物體的低速（與光速相比)運(yùn)動(dòng)B．適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)C．適用于宏觀物體的高速（與光速相比)運(yùn)動(dòng)D．適用于受到強(qiáng)引力作用的物體答案A解析牛頓力學(xué)屬于經(jīng)典力學(xué)，它只適用于低速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)以及弱引力作用時(shí)的情況．故A對(duì)，B、C、D錯(cuò)．4．（經(jīng)典力學(xué)的適用范圍)以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是()A．低速、宏觀、弱引力下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題B．高速、微觀、弱引力下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題C．低速、微觀、強(qiáng)引力下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題D．高速、宏觀、強(qiáng)引力下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題答案A【考點(diǎn)】經(jīng)典力學(xué)、狹義相對(duì)論和量子力學(xué)的認(rèn)識(shí)【題點(diǎn)】經(jīng)典力學(xué)的認(rèn)識(shí)5．（經(jīng)典力學(xué)的適用范圍)（多選)下列服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的是(）A．自行車、汽車、火車、飛機(jī)等交通工具的運(yùn)動(dòng)B．發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船C．物體運(yùn)動(dòng)的速率接近于真空中的光速D．地殼的變動(dòng)答案ABD解析經(jīng)典力學(xué)適用于