物理必修26.经典力学的局限性学案设计

6.经典力学的局限性

问题导学

一、从低速到高速

活动与探究1

1．试举例说明何为低速，何为高速。

2．试探究分析低速运动问题和高速运动问题分别用什么规律来处理。

3．物体运动的速度对质量有影响吗？有何影响？

迁移与应用1

对于公式m＝，下列说法正确的是（　　）

A．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v＞0时，物体的质量m＞m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的

C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，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，故质量的变化十分微小，在分析地球上宏观物体的运动时，不必考虑质量的变化

[来源:Z,xx,k.Com]

1．物体的质量是它的固有属性，是相对不变的。这一结论成立的前提是物体做低速运动，在高速运动中物体的质量要随运动速度的增大而增大。

2．狭义相对论中的两个基本假设：

（1）相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式。

（2）光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样。

二、从宏观到微观、从弱引力到强引力

活动与探究2

1．试讨论经典力学理论的适用范围是什么。

2．为什么经典力学不适用于微观粒子？

3．试说明经典力学和相对论及量子力学的关系。[来源:Zxxk.Com]

迁移与应用2

20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物体问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子。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[来源:学科网]

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

1．经典力学的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。

2．微观世界要用相对论和量子力学的知识来解释。

3．只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的引力的差异并不很大。但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大。这就是说，在强引力的情况下，牛顿引力理论将不再适用。

答案：[来源:学科网]

【问题导学】

活动与探究1：

1．答案：（1）通常所见物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等。

（2）有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。

2．答案：对低速运动问题，一般用经典力学规律来处理。对高速运动问题，经典力学已不再适用，需要用相对论知识来处理。

3．答案：（1）在经典力学中，物体的质量不随速度而变。

（2）爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即m＝，其中m0为物体静止时的质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速。在高速运动时，质量的测量是与运动状态密切相关的。

迁移与应用1：CD　解析：式中的m0是物体静止时的质量，所以选项A错。当物体以较小速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，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，通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化十分微小，一般在分析地球上宏观物体的运动时，不必考虑质量的变化，所以选项B错，选项C、D正确。[来源:学.科.网]

活动与探究2：

1．答案：弱相互作用下，低速运动的宏观物体。

2．答案：在经典力学中，物体的粒子性和波动性是对立的、不相容的，而微观粒子既具有粒子性又具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学来说明，量子力学能正确地描述微观粒子的规律性。实际上任何物质都具有波粒二象性，只不过宏观粒子的波动性十分微弱，研究运动时不予考虑。

3．答案：经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例，它包含于相对论和量子力学之中，相对论和量子力学的建立并没有否定经典力学。

迁移与应用2：BCD　解析：人们对客观世界的认识要受到所处的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来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形。