
經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性、適用范圍【情境思考】 如圖甲,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:
問題1:經(jīng)典力學(xué)是否適用于質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?提示:不適用.問題2:經(jīng)典力學(xué)是否適用于中子星的引力規(guī)律?提示:不適用.
1.經(jīng)典力學(xué):以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的_________體系.2.成就:(1)能夠解釋宏觀世界中人們看到的各種_____.(2)不僅影響到_________領(lǐng)域,也影響到_________領(lǐng)域,從而對(duì)社會(huì)和文化的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響.
3.局限性:(1)絕對(duì)時(shí)空觀:時(shí)間、空間與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)_________,時(shí)間與空間也__________.(2)局限性:經(jīng)典力學(xué)只適用于_____的、日常生活經(jīng)驗(yàn)的領(lǐng)域.4.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍:經(jīng)典力學(xué)只適用于______________、___________、_________(例如地球附近).超出以上范圍,經(jīng)典力學(xué)失效,要由相對(duì)論、量子論等來取代.?
宏觀(>10-10 m)
知識(shí)點(diǎn) 經(jīng)典力學(xué)的成就、局限性及適用范圍的理解任務(wù)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.
【典例示范】【典例1】下列說法正確的是( )A.牛頓定律就是經(jīng)典力學(xué)B.經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律C.牛頓運(yùn)動(dòng)定律可以解決自然界中所有的問題D.經(jīng)典力學(xué)可以解決自然界中所有的問題【解析】選B.經(jīng)典力學(xué)并不等于牛頓運(yùn)動(dòng)定律,牛頓運(yùn)動(dòng)定律只是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),經(jīng)典力學(xué)并不是萬能的,也有其適用范圍,并不能解決自然界中所有的問題,沒有哪個(gè)理論可以解決自然界中所有的問題.故本題只有B選項(xiàng)正確.
任務(wù)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)完全無關(guān),時(shí)間與空間也完全無關(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,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的許多現(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10-10 m以內(nèi)的微觀粒子的運(yùn)動(dòng),不再適用.
【易錯(cuò)提醒】(1)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)也沒有否定經(jīng)典力學(xué).(2)經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論、量子力學(xué)在低速宏觀、弱引力作用條件下的特殊情況.
【典例示范】【典例2】(多選)以下說法正確的是( )A.經(jīng)典力學(xué)理論普遍適用,大到天體,小到微觀粒子均適用B.經(jīng)典力學(xué)理論的成立具有一定的局限性C.在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而改變D.經(jīng)典力學(xué)理論在一切引力場(chǎng)中都適用【解析】選B、C.經(jīng)典力學(xué)理論只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體,具有一定的局限性,故A錯(cuò)誤、B正確;經(jīng)典力學(xué)研究的是低速運(yùn)動(dòng)問題,物體的質(zhì)量變化很小,可以認(rèn)為不變,故C正確;對(duì)于受到很強(qiáng)作用力的物體的運(yùn)動(dòng),如在密度很大的中子星附近,經(jīng)典力學(xué)已不適用,故D錯(cuò)誤.
【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.關(guān)于經(jīng)典力學(xué),下列說法中正確的是( )A.經(jīng)典力學(xué)中的時(shí)間和空間完全無關(guān)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)仍然適用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
【解析】選A.經(jīng)典力學(xué)中的時(shí)空觀是絕對(duì)的,時(shí)間、空間與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)無關(guān),時(shí)間、空間也完全無關(guān),故A正確;經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速、弱引力的情況,不適用高速微觀的粒子,故B錯(cuò)誤;根據(jù)經(jīng)典力學(xué)適用的范圍可知,當(dāng)物體的速度接近光速時(shí),經(jīng)典力學(xué)就不適用,故C錯(cuò)誤;相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn),并沒有否定經(jīng)典力學(xué),而是進(jìn)一步完善,故D錯(cuò)誤.
2.(多選)19世紀(jì)和20世紀(jì)之交,經(jīng)典物理已達(dá)到了完整、成熟的階段,但“在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處還有兩朵小小的、令人不安的烏云”,人們發(fā)現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)也有無法解釋的實(shí)驗(yàn)事實(shí),“兩朵烏云”是指( )A.宏觀問題 B.高速問題C.微觀問題D.低速問題
【解析】選B、C.由伽利略和牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)及物理學(xué)的各個(gè)分支,在19世紀(jì)相繼進(jìn)入鼎盛時(shí)期,它的完美和威力使物理學(xué)家深信,天地四方,古往今來的一切現(xiàn)象都能夠用經(jīng)典力學(xué)來描述,但是當(dāng)人們用來解釋原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)微觀世界和接近光速的高速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí),發(fā)現(xiàn)與實(shí)際情況有很大的出入,這令許多物理學(xué)家感到困惑,成為“令人不安的烏云”.故本題選B、C.
【加固訓(xùn)練】 牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于( )A.一切運(yùn)動(dòng)的物體 B.宏觀物體遠(yuǎn)小于光速的運(yùn)動(dòng)C.微觀粒子稍小于光速的運(yùn)動(dòng) D.宏觀物體稍小于光速的運(yùn)動(dòng)【解析】選B.牛頓經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀低速物體,而微觀、高速適用于狹義相對(duì)論,這里的低速應(yīng)理解為速度遠(yuǎn)小于光速的大小.故B正確,A、C、D錯(cuò)誤.
1.下列運(yùn)動(dòng)中不能用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律描述的是( )A.子彈的飛行 B.和諧號(hào)從深圳向廣州飛馳C.人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng) D.粒子接近光速的運(yùn)動(dòng)【解析】選D.子彈的飛行、火車的運(yùn)動(dòng)及人造衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng),都屬于宏觀低速,經(jīng)典力學(xué)能適用.而粒子接近光速的運(yùn)動(dòng),不能適用于經(jīng)典力學(xué).故本題選D.
2.經(jīng)典力學(xué)體系是許多科學(xué)家經(jīng)過艱苦探索才完成的科學(xué)理論,是整個(gè)現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)基礎(chǔ),關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的適用范圍,下列說法中正確的是( )A.微觀、低速和強(qiáng)引力場(chǎng) B.宏觀、高速和弱引力場(chǎng)C.宏觀、低速和弱引力場(chǎng) D.微觀、高速和強(qiáng)引力場(chǎng)
【解析】選C.經(jīng)典力學(xué)的理論體系是經(jīng)過幾代科學(xué)家長(zhǎng)期的探索,歷經(jīng)曲折才建立起來的;經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律,但不只包含牛頓定律,牛頓運(yùn)動(dòng)定律能夠解決宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問題,在生產(chǎn)、生活及科技方面起著重要作用;經(jīng)典力學(xué)是物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ),也是現(xiàn)代工程技術(shù)的理論基礎(chǔ).但經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力場(chǎng),故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.
3.(多選)繼哥白尼提出“日心說”、開普勒提出行星運(yùn)動(dòng)三定律后,牛頓站在巨人的肩膀上,創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué),揭示了包括行星在內(nèi)的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;愛因斯坦既批判了牛頓力學(xué)的不足,又進(jìn)一步發(fā)展了牛頓的經(jīng)典力學(xué),創(chuàng)立了相對(duì)論,這說明( )A.世界無限擴(kuò)大,人不可能認(rèn)識(shí)世界B.人的意識(shí)具有能動(dòng)性,能夠正確地反映客觀世界C.人對(duì)世界的每一個(gè)正確認(rèn)識(shí)都有局限性,需要發(fā)展和深化D.每一個(gè)認(rèn)識(shí)都可能被后人推翻,人不可能獲得正確的認(rèn)識(shí)
【解析】選B、C.發(fā)現(xiàn)總是來自認(rèn)識(shí)過程,觀點(diǎn)總是為解釋發(fā)現(xiàn)而提出的,主動(dòng)認(rèn)識(shí)世界,積極思考問題,追求解決(解釋)問題,這是科學(xué)研究的基本軌跡.任何一個(gè)人對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)都要受當(dāng)時(shí)的客觀條件和科學(xué)水平的制約,所以所形成的“正確理論”都有一定的局限性,愛因斯坦的相對(duì)論是對(duì)經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展和深化,但也有人正在向愛因斯坦理論挑戰(zhàn).
4.關(guān)于經(jīng)典力學(xué),下列說法正確的是( )A.經(jīng)典力學(xué)取得了巨大的成就,所以經(jīng)典力學(xué)是普遍適用的B.由于相對(duì)論及量子力學(xué)的提出,經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)失去了它的作用C.相對(duì)論及量子力學(xué)的出現(xiàn)是對(duì)經(jīng)典力學(xué)的否定D.經(jīng)典力學(xué)在宏觀低速中仍適用
【解析】選D.經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論、量子力學(xué)在低速、宏觀狀態(tài)下的特殊情形,對(duì)于高速、微觀的情形經(jīng)典力學(xué)不適用,故A錯(cuò)誤;相對(duì)論、量子論的提出,沒有否定經(jīng)典力學(xué),經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論、量子力學(xué)在低速、宏觀狀態(tài)下的特殊情形,故B、C錯(cuò)誤;經(jīng)典力學(xué)在低速、宏觀的情形仍然可以使用,對(duì)于高速、微觀的情形經(jīng)典力學(xué)不適用.所以D正確.
5.(多選)關(guān)于經(jīng)典力學(xué),下列說法正確的是( )A.經(jīng)典力學(xué)是科學(xué)家通過探索身邊的物體運(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,視野的開闊,必然存在不完善的方面
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