1、学案 1 经典力学的成就与局限性学习目标定位 1.了解经典力学在科学研究及生产技术中的广泛应用.2.知道经典力学的局限性和适用范围一、经典力学的成就1经典力学：又称牛顿力学，经典力学体系是时代的产物，是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论它是整个现代物理学和天文学的基础，也是现代许多门类工程技术的理论基础2经典力学的成就英国物理学家牛顿在 1687 年出版的著作自然哲学的数学原理中建立了一个完整的力学理论体系经典力学只用几个基本的概念和原理就可以说明行星和卫星的轨道、开普勒的行星运动定律、彗星运动、落体运动、海洋的潮汐、汽车的运动、足球的运动以及宏观世界中人们日常看到的种种运动二、经典力学的
2、局限性1牛顿的绝对时空观：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2经典力学的局限性：不能解释高速运动领域的许多客观现象；不能解释微观世界丰富多彩的现象三、经典力学的适用范围经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场，超出以上范围，经典力学失效，要由相对论、量子论等来取代.一、经典力学的成就1经典力学经典力学通常指以牛顿三大定律为核心的矢量力学，有时也泛指描述低速宏观物体机械运动的经典力学体系2经典力学的巨大成就(1)把天体运动与地面上物体的运动统一起来(2)经典力学和以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力学等(3)力学和热力学的发展及其与生产的结合引发了第一次工业革命(
3、4)由牛顿运动定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等是航空航天技术的理论基础二、经典力学的局限性1经典力学是从日常机械运动中总结出来的，超出这个范围，经典力学常常就不适用了2绝对时空观：牛顿认为，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(1)正确理解绝对时空观时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动无关，都是绝对的经典力学的时空观认为，时间就其本质而言是永远均匀地流逝，与任何其他外界事物无关，空间就其本质而言与外界任何事物无关，它从不运动，并且永远不变(2)由绝对时空观得到的结论同时的绝对性在一个惯性系中的观察者在某一时刻观测到两个事件，对另一个做匀速直线运动的惯性系中
4、的观察者来说是同时发生的，即同时性与观察者的运动状态无关时间间隔的绝对性任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系(或观察者) 的运动无关空间距离的绝对性如果各个惯性系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点的距离也就有绝对不变的量值，而与惯性系的选择(或观察者的运动状态 )无关3经典力学的绝对时空观，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客观现象4经典力学的运动观，从自然观角度来说，给出的是一幅机械运动的图景，不能解释微观世界丰富多彩的现象三、经典力学的适用范围1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
5、用于宏观世界，不适用于微观世界；只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况2对于高速运动(速度接近真空中的光速 )，需要应用爱因斯坦的相对论当物体的运动速度远小于真空中的光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别3对于微观世界，需要应用量子力学当普朗克常量可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别4对于强引力情况，需要应用爱因斯坦引力理论当天体的实际半径远大于它们的引力半径时，爱因斯坦引力理论和牛顿万有引力定律计算出的力的差异并不很大一、经典力学的巨大成就例 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
6、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 B.答案 B二、经典力学的适用范围例 2 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解析 A、B、C 三个选项说的当然都属于 “宏观世界” ，但都很片面，没有全面
7、描述，本题应选 D.答案 D1(经典力学的成就)关于经典力学的成就，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(经典力
8、学的局限性)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准确答案 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(经典力学的适用范围)下列服从经典力学规律的是( )A自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B发射导弹、人造卫星、宇宙飞船C物体运
9、动的速率接近于真空中的光速D地壳的变动答案 ABD解析 经典力学适用于宏观、低速运动的物体，所以 A、B、D 正确；当物体的运动速率接近于光速时，经典力学就不适用了，故 C 错误.题组一 经典力学的成就1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答案 AD解析 分析
10、时既要看到经典力学的伟大成就，又要注意到经典力学的局限性及适用范围由于认识水平的局限，科学家最早研究的是身边的事物，经典力学就是科学家通过探索身边的运动而总结出的运动规律，A 正确经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，但随着人们探索的深入、视野的开阔，人们发现经典力学也有局限性，它不适用于高速、微观领域，所以 B、 C 错误，D 正确2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质及其运动的C万有引力定律适用于强引力D物体的速度可以是任意值答案 AB3根据经典物理学知识，人们对时间和空间的认识，下列说法正确的是( )A时间和空间是绝对的，与物质的存在
11、和物质的运动都无关B时间和空间可以脱离物质而独立存在，二者之间也无联系C时间和空间可以脱离物质而独立存在，二者之间存在一定的联系D时间和空间不能脱离物质而独立存在，二者之间存在一定的联系答案 AB题组二 经典力学的局限性420 世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，不适用于微观粒子这说明( )A随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论B人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的C不同领域的事物各有其本质与规律D人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律答案 BCD解析 人
12、们对客观世界的认识，要受到他所处时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生，并不意味着对原有科学的全盘否定所以 A 错，B、C、D 对5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，人不可能认识世界的全部，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人对世界的某一个正确认识往
13、往都有局限性，需要发展和深化D第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)问题的方法，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“正确理解”都有一定的局限性，爱因斯坦的相对论理论是对牛顿力学的理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战题组三 经典力学的适用范围6牛顿力学的适用范围是( )A适用于宏观物体的低速运动 (与光速相比)B适用于微观粒子的运动C适用于宏观物体的高速(与光速相比)运动D适用于受到强引力作用的物体
14、答案 A解析 牛顿力学属于经典力学，它只适用于低速、宏观物体的运动以及弱引力作用时的情况故 A 对，B、C、D 错7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微观粒子的运动答案 D解析 经典力学只适用于低速运动，不适用高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界，所以不能适用于微观粒子的运动8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而改变D在经典力学中，时间随运动状态而改变答案 BC解析 经典力学理论只适用于宏观、低速运动的物体，A 错误，B 正确在经典力学中，物体的速度 vc，所以物体的质量、时间不随运动状态而改变，C 正确，D 错误
