1、2.2.8 经典力学的局限性,1.从低速到高速,相对论,增大,无关,不同的,2.从宏观到微观,(1)微观世界：电子、质子、中子等微观粒子的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明，而_能够正确地描述微观粒子的运动规律。 (2)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。,量子力学,低速,高速,宏观,微观,3.从弱引力到强引力,(1)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，牛顿的引力理论_。 (2)当物体的运动速度远小于光速c(3108 m/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
2、量”(6.631034 Js)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论_。,不再适用,没有区别,没有区别,思考判断,(1)洲际导弹的速度有时可达到6 000 m/s，这一速度属于相对论中的高速。( ) (2)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变。( ) (3)对于高速物体，它的质量随着速度的增加而变大。( ) (4)经典力学不适用于高速运动的物体，但适用于微观世界。( ) (5)对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的。( ),经典力学的局限性,要点归纳 1.低速与高速的概念,(1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体的运动皆
3、为低速运动。 (2)高速：有些微观粒子在一定条件下速度可以接近光速，这样的速度称为高速。,2.速度对质量的影响,3.速度对物理规律的影响：对于低速运动问题，一般用经典力学规律来处理。对于高速运动问题，经典力学已不再适用，需要用相对论知识来处理。,精典示例 例1 如果真空中的光速为c3108 m/s，当一个物体的运动速度为v12.4108 m/s时，质量为3 kg，当它的速度为v21.8108 m/s时，质量为多少？,思路探究 (1)在高速运动问题中，物体的质量还是恒定不变的吗？ (2)相对论中，物体的质量与速度的关系式：m_。,答案 2.25 kg,针对训练1 下列说法正确的是( ),A.在经
4、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,解析 在经典力学中，物体的质量是不变的，根据狭义相对论可知，物体的质量随物体速度的增大而增大，二者在速度远小于光速时是统一的，故选项C正确。 答案 C,经典力学与相对论、量子理论的关系,要点归纳 1.两种理论是历史发展的不同产物,我们对自然界的认识过程都是从肤浅到深刻，从片面到全面，一步步深入，一
5、步步完善的，所以理论的完善也需要一个过程，在历史发展的不同阶段，人类建立了经典力学和相对论、量子力学两套物理学理论，经典力学理论不可能穷尽一切真理，必有其局限性，现在可认为经典力学理论是狭义相对论和量子理论的特例。,2.经典力学面临困难的解决,(1)高速问题狭义相对论解决。 (2)强引力场问题广义相对论解决。 (3)微观问题量子论解决。,3.解题模型,(1)宏观低速型：经典力学处理。 (2)高速型(接近光速)：相对论处理。 (3)微观世界：量子理论处理。,精典示例 例2 (多选)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
6、 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运动定律 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,解析 相对论并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论理论在一定条件下的特殊情况，选项A错误；经典力学适用于宏观物体的低速运动，对于微观粒子的高速运动问题经典力学不再适用，但相对论、量子力学适用，故选项B、C正确，选项D错误。 答案 BC,针对训练2 关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是( ),A.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 B.相
7、对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系 C.经典力学只适用于宏观世界、低速运动问题，不适用于高速运动的问题 D.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仍有很大的区别,解析 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A、B正确；经典力学只适用于宏观世界、低速运动问题，不适用于微观世界高速(相对于光速)运动的问题，故C正确；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，故经典力学适用于宏观、低速问题，故D错误。 答案 D,1.下列说法中正确的是( ),A.牛顿运动定律就是经典力学 B.经典力学的基础是
8、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 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；经典力学并非万能，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。因此只有搞清牛顿运动定律和经典力学的隶属关系，明确经典力学的适用范围，才能正确解决此类问题，所以选项B正确。 答案 B,2.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
9、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 解析 经典力学适用于低速运动、宏观物体，不适用于高速运动、微观粒子。量子力学既适用于宏观物体；也适用于微观物体，故选项C正确。 答案 C,3.日常生活中，我们并没发现物体的质量随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,答案 B,4.属于狭义相对论基本假设的是：在不同参考系中( ),A.真空中光速不变 B.时间间隔具有相对性 C.物体的质量不变 D.物体的能量与质量成正比 解析 狭义相对论两个基本假设：相对性原
10、理、光速不变原理。光速不变原理：真空中的光速c是对任何惯性参考系都适用的普适常量。 答案 A,A.公式中的m0是物体以速度v运动时的质量 B.当物体的运动速度v0时，物体的质量mm0，即物体的质量改变了，故经典力学是不正确的 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太小，质量的变化引不起我们的感觉，故在分析地球上物体的运动时，不必考虑其质量的变化,解析 公式中的m0是物体静止时的质量，m是物体以速度v运动时的质量，故A错误；由公式可知，只有当v接近光速时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，B错误，C、D正确。 答案 CD,
