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成才之路 物理 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 必修2 萬有引力航天 第六章 第六節(jié)經(jīng)典力學的局限性 第六章 經(jīng)典力學在人類活動的 正常 范圍內是非常準確的 所謂 正常 范圍是指 其中遇到的速度遠小于光速 尺寸遠大于分子但又不比銀河系大很多倍 引力也不比地球引力大很多倍 只有在相對論問世之后 我們才開始了解神奇的高速世界 認識變化多彩的星空 奧秘無窮的宇宙才為我們掀開又一層神秘的面紗 1 經(jīng)典力學的基礎是 牛頓運動定律和萬有引力定律在 弱引力的廣闊領域 包括 的研究中 經(jīng)受了實踐的檢驗 取得了巨大的成就 2 狹義相對論闡述物體以 的速度運動時所遵從的規(guī)律 從低速到高速 牛頓運動定律 宏觀 低速 天體力學 接近光 3 在經(jīng)典力學中 物體的質量是不變的 而狹義相對論指出 質量要隨物體運動速度的增大而 兩者在速度 光速的條件下是統(tǒng)一的 4 經(jīng)典力學認為位移和時間的測量與參考系 相對論認為 同一過程的位移和時間的測量與參考系 增大 遠小于 無關 有關 1 電子 質子 中子等微觀粒子不僅具有 同時還具有波動性 它們的運動規(guī)律有很多情況下不能用經(jīng)典力學來說明 而 能夠正確地描述微觀粒子的運動規(guī)律 2 經(jīng)典力學的適用范圍 只適用于 運動 不適用于 運動 只適用于 世界 不適用于 世界 從宏觀到微觀 粒子性 量子力學 低速 高速 宏觀 微觀 1915年 愛因斯坦創(chuàng)立了 這是一種新的時空與引力的理論 在強引力的情況下 牛頓引力理論不再適用 當物體的運動速度遠小于光速c 3 108m s 時 相對論物理學與經(jīng)典物理學的結論 當另一個重要常數(shù)即 普朗克常量 可以忽略不計時 量子力學和經(jīng)典力學的結論 從弱引力到強引力 廣義相對論 沒有區(qū)別 沒有區(qū)別 一 經(jīng)典力學的成就1 實現(xiàn)了人類對自然界認識的第一次理論大綜合 2 界定了自然科學應有的基本特征 3 將 實驗和數(shù)學 相結合的方法推廣到物理學的各個分支上 形成了完整的經(jīng)典力學體系 二 從低速到高速1 低速與高速的概念 1 低速 遠小于光速的速度為低速 通常所見物體的運動 如行駛的汽車 發(fā)射的導彈 人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體的運動皆為低速運動物體 2 高速 有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近 這樣的速度稱為高速 特別提醒 1 狹義相對論中 物體在靜止時質量最小 隨著運動速度的增加 它的質量也在不斷變大 對于高速運動物體 牛頓定律已不再適用 2 根據(jù)相對論的質速關系 若某物體的運動速度達到光速c 它的質量應是無窮大 這顯然不符合事實 光速c是所有物體的最大速度 答案 B 三 從宏觀世界到微觀世界1 宏觀世界粒子的運動特點粒子具有確定的運動軌跡 根據(jù)質點的運動規(guī)律 應用牛頓力學可以準確地預測質點在某時刻的位置 2 微觀粒子的運動特點就單個粒子來說 運動沒有確定的運動軌跡 微觀粒子既有粒子性 又有波動性 3 適用范圍經(jīng)典力學只適用于宏觀世界不適用于微觀世界 四 從弱引力到強引力1 經(jīng)典力學與行星軌道的矛盾按牛頓的萬有引力理論 行星應該沿著一些橢圓或圓做周期性運動 而天文觀測表明 行星的軌道并不是嚴格閉合的 它們的近日點在不斷地旋進 如水星的運動 實際觀測到的水星的運動情況與愛因斯坦廣義相對論的計算結果吻合的很好 2 適用范圍經(jīng)典力學只適用于弱引力 而不適用于強引力 五 經(jīng)典力學和相對論及量子力學的關系經(jīng)典力學是相對論及量子力學在一定條件下的特例 它包含于相對論和量子力學之中 相對論和量子力學的建立并沒有否定經(jīng)典力學 對經(jīng)典力學的局限性的認識 解析 人們對客觀世界的認識要受到所處的時代的客觀條件和科學水平的制約 所以形成的看法也都具有一定的局限性 人們只有不斷擴展自己的認識 才能掌握更廣闊領域內的不同事物的本質與規(guī)律 新的科學的誕生并不意味著對原來科學的全盤否定 只能認為過去的科學是新的科學在一定條件下的特殊情形 答案 BCD 答案 不適用 經(jīng)典力學適用于弱引力問題 而 黑洞 問題屬于強引力問題 經(jīng)典力學不再適用 從低速到高速 答案 增大了0 02 點評 在這種情況下 由于質量改變很小 可以忽略質量的改變 經(jīng)典力學理論仍然適用 而宏觀物體的運動速度一般都很小 相比于光速 所以經(jīng)典力學解決宏觀物體的動力學問題是適用的 D 通常由于物體的運動速度太小 故質量的變化引不起我們的感覺 在分析地球上物體的運動時 不必考慮質量的變化答案 CD解析 公式中m0是靜止質量 m是物體以速度v運動時的質量 A不對 由公式可知 只有當v接近光速時 物體的質量變化才明顯 一般情況下物體的質量變化十分微小 故經(jīng)典力學仍然適用 故B不對 C D正確 正確解答 根據(jù)光速不變原理 在一切慣性參考系中測量到的真空中的光速c都一樣 而壯壯所處參考系即為慣性參考系 因此壯壯觀察到的光速為c 選項D正確 正確答案 D