经典力学的成就与局限性 同步练习
1、为经典物理学的建立做出重要贡献的科学家除了我们熟知的牛顿、伽利略和哥白尼外，还有（ ）
A、开普勒 B、笛卡儿 C、惠更斯 D、爱因斯坦
2、经典力学的建立（ ）
A、标志着近代自然科学的诞生 B、实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合
C、确立了一切自然科学理论应有的基本特征 D、成为量子力学的基础
3、经典力学适用于解决（ ）
A、宏观高速问题 B、微观低速问题 C、宏观低速问题 D、微观高速问题
4、经典软科学的局限性表现在（ ）
A、认为物体的质量恒定不变 B、认为物体的质量和能量之间存在着密切的联系
C、认为微观粒子的能量只能取分立的数值
D、认为微观粒子的速度和位置具有不确定性
5、牛顿曾谦虚地说过：他比别人看得更远是因为站在巨人的肩上，这里所指的巨人是（ ）。
A、亚里士多德 B、伽利略 C、笛卡儿 D、卡文迪许
参考答案 ：
1、ABC 2、ABC 3、C 4、A 5、BC
经典力学的成就与局限性 同步练习
1．经典力学适用于 物体，不适用于 物体。
2、经典力学的局限性表现在（ ）
A、认为物体的质量恒定不变
B、认为物体的质量和能量之间存在着密切的联系
C、认为微观粒子的能量只能取分立的数值
D、认为微观粒子的速度和位置具有不确定性
3、经典力学的建立为我们建立了一个自然科学体系的范本。一个科学的体系要求（ ）
思想观点应模棱两可，灵活可变
体系结构应是严密完整、融洽和谐
数学表达是不需要的
理论本身可通过实验证伪
4.以下运动服从经典力学规律的是( )
A.天体运动
B.大气地壳的运动
C.电子绕原子核的运动
D.光子的运动
5.经典力学的成就表现在( )
A.为物理学的各个分支学科提供了行之有效的实验数学的方法
B.与其他基础科学结合产生了一些交叉性的分支学科
C.提出了一切自然科学理论应有的基本特征
D.其规律核对自然现象的描述课推广到一切自然研究活动中
6、19世纪和20世纪之交，经典物理已达到了完整、成熟的阶段，但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安的乌云”，人们发现了经典物理学也有无法解释的实验事实，“两朵乌云”是指（ ）
宏观问题
高速问题
微观问题
低速问题
7、人们常告诫我们说：在学习中如逆水行舟，不进则退。你认为这句话合理吗？谈谈你自己的看法。
8、经典力学不能解释的物理现象。
9、17世纪经典力学的发展最为迅猛，简述其主要发现的规律。
答案：
1、宏观和低速，微观和高速
2、A
3、BD
4.AB
5.ABC
6、BC
7、不对。造成混乱！原因是：“不进”是以水为参考系的，而“退”是以岸为参考系，在同一运动中，选择了不同的参考系，结果当然出现矛盾。
8、分析：经典力学有自己的局限性和使用范围。超出经典力学使用范围的物理现象，经典力学不能解释。
9、17世纪，伽利略发展了观察实验、科学思维与数学相结合的方法，并发现了惯性定律、落体定律和力学相对性原理，奠定了动力学基础。法国物理学家笛卡儿在伽利略研究的基础上，比较完整地第一次表述惯性定律，并强调了伽利略没有明确表述的惯性运动的直线性。荷兰物理学家惠更斯全面细致地解决了完全弹性碰撞问题，开普勒发现了行星运动定律。
经典力学的成就与局限性 同步练习
1．经典力学作为物理学的一部分，仍有其 和 ，在应用时要明确其研究对象是否在其使用范围。
2、牛顿运动定律适用于 。对于高速运动的微观粒子牛顿运动定律是不适用的。20世纪初期，建立了 ，它能够正确地描述微观粒子的运动规律。
3、为经典物理学的建立做出重要贡献的科学家除了我们熟知的牛顿、伽利略和哥白尼外，还有（ ）
开普勒
笛卡儿
惠更斯
爱因斯坦
4、经典力学在哪些问题上适用？（ ）
A、阿波罗飞船等月
B、原子核外电子的运动
C、原子弹爆炸
D、F1赛车
5、经典力学适用于解决（ ）
宏观高速问题
微观低速问题
宏观低速问题
微观高速问题
6、牛顿曾谦虚地说过：他比别人看得更远是因为站在巨人的肩上，这里所指的巨人是（ ）
亚里士多德
伽利略
笛卡儿
卡文迪许
7、简述牛顿伟大贡献的精髓是什么？
8、科学的理论对实践有巨大的指导作用，请你从经典物理中找出一例加以论证。
9、量子力学研究表明，微观粒子既表现为粒子性又表现为波动性，粒子的能量等物理量只能取分立的数值，粒子的速度和位置具有不确定性，粒子的状态只能用粒子在空间出现的概率来描述等。这表明现代物理学的发展，使经典力学失去了价值。试分析判断以上说法是否正确。
答案：
期限性，使用范围
宏观低速运动的物体，量子理论。
3、ABC
4、AD
5、C
6、BC
7、牛顿是经典力学的主要缔造者之一，其伟大贡献的精髓就是经典力学伟大成就之一
8、牛顿的万有引力定律在人类认识自然指导实践的过程中起到过巨大的作用，19世纪中期两个青年学生坚信万有引力定律的正确性，他们各自经过艰苦而复杂的计算，前后用了几十个方程，各自独立地计算出太阳系第八大行星的质量和轨道参数，1846年9月23日，在他们计算出的位置终于发现了海王星。
9、量子力学的建立，并不是对经典力学的否定，对于宏观物体的运动，量子现象并不显著，经典力学仍然适用，所以现在物理学的发展，更好地完善了物理学体系，并没有使经典力学失去价值。经典力学仍将在它的适用范围内大放异彩。
经典力学的成就与局限性
经典时空观与相对论时空观
典型题解析
[例1] 下列说法中正确的是 ( )
A. 经典力学是以牛顿的三大定律为基础的
B．经典力学在任何情况下都适用
C．当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了
D．相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义
[解析] 以牛顿运动定律为基础的经典力学和一切物理定律一样，也有一样的适用范围：只适用于解决低速运动问题。不能用来处理高速运动的问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子。为此，建立了相对论和量子力学．这说明人类对自然界的认识更加深入，而不表示经典力学失去了意义。故选项AC是正确的。
[例2] 匀速行驶的小车内，高为h的货架上放有一个小球，如图所示，小车突然以加速度a做匀加速运动，求：小球落地点到货架下端的距离。（分别在惯性系和非惯性系中求解）
解析（1）在惯性系中，以地面为参考系，设匀速行驶时速度为v0
小车做匀加速直线运动，位移为s车＝v0t +at2
小球做平抛运动，水平方向s球＝v0t
竖直方向h=gt2
小球落地点到货架下端的距离：s=s车－s球
联立方程组，解得s=ah/g
(2)在非惯性系中，解答更简捷：取加速运动的小车为参考系，小球受到向后的惯性力F1＝－ma和向下的重力G＝mg 作用，斜向下做匀加速直线运动，如图所示，根据相似三角形有s：h=ma：mg, 得s=ah/g
基础演练与综合应用
1．下列说法正确的是 ( )
A．以牛顿运动定律为基础的经典力学没有存在的价值
B．物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围
C．相对论和量子力学的出现是对经典力学的否定
D．经典力学对处理低速运动的宏观物体具有相当高的正确性
2．相对非惯性系做加速运动的参考系 ( )
A．一定是惯性系 B．一定是非惯性系
C．可能是惯性系 D．可能是非惯性系
3．牛顿定律的适用范围是＿＿＿＿＿＿＿，对高速运动的问题可由＿＿＿＿＿＿来解决，对微观粒子问题可由＿＿＿＿＿＿来解决。
4．在经典力学中，物体的质量是＿＿＿＿的，而相对论指出质量要随 的增大而增大，当＿＿＿＿速度＿＿＿＿＿光速c时，经典力学仍适用，当速度＿＿＿＿＿光速f时，经典力学已不适用。
5．牛顿运动定律成立的参考系称为＿＿＿＿＿牛顿运动定律不成立的参考系称为＿＿＿＿＿，相对惯性系做匀速直线运动的参考系为＿＿＿＿＿，相对惯性系做加速运动的参考系为＿＿＿＿＿＿＿。
6．地面上的A、月两个事件伺时发生，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说，哪个事件先发生?
7．一列火车以速度v相对地面运动。如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是后壁?火车上的人怎样解释自己的测量结果?
8． A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飞行，vB＜vC。地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢?哪个走得最快?
9．以8km／s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了lmin，地面上的人认为它走过这lmin“实际”上花了多少时间?
10．两上电子相向运动，每个电子对于实验室的速度都是c，它们的相对速度是多少?在实验室中观测，每个电子的质量是多少?计算结果中的光速c和电子的静质量mc, 不必代人数值。
11．在基础练习第10题中，在实验室观测。两个电子的总动能是多少?以—个电子为参考系、两个电子的总动能又是多少?计算时由电子运动时的能量减去静止时的能量就得到电子的动能。
12．有人认为“牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例，即合外力为零的情况，所以牛顿第—定律意义不大”这个说法是否正确?
参考答案
1．BD 2．CD 3．低速运动的宏观物体 相对论 量子力学 4．固定不变 速度 远小于 接近 5．惯性系 非惯性系惯性系 非惯性系6．B事物先发生7．火车上的人测得闪光先到达前壁 8．放在火箭C上的钟走得最慢 9．（1+3.6×10-10）min
10． 11．1.3mec2 3.56 mec2 12．略
经典力学与物理学的革命-例题解析
1.学习本节内容，不要仅仅满足于课本提供的简单文字，而要充分注重围绕课本某一主题，熟悉掌握查阅、收集、整理相关信息资料的方法.
2.经典力学的“成就”和“局限”是本节的两个主题，应分别能举出具体事例.
【例1】 牛顿定律能适用于下列哪些情况
A.研究原子中电子的运动
B.研究“神舟”五号飞船的高速发射
C.研究地球绕太阳的运动
D.研究飞机从北京飞往纽约的航线
思路：准确理解牛顿定律“宏观低速”范围的含义.
解析：牛顿定律只能用于“宏观低速”的情形，这里的“宏观”是相对于微观粒子而言的.这里的“低速”是相对于光速而言的.原子、电子等是微观粒子，它们的运动不服从牛顿定律，B、C、D中各项运动虽然是“高速”，但相对于光速来说，却是微不足道的，完全可以用牛顿定律研究其规律.故应选BCD.
【例2】 两台升降机甲、乙同时自由下落，甲上的人看到乙是静止的，也就是说，在甲看来，乙的运动状态并没有改变，但是乙确实受到向下的地球引力.根据牛顿定律，受到外力作用的物体，其运动状态一定会改变，这不是有矛盾吗？你是如何理解的？
解析： 牛顿定律只能适用于惯性参考系，即用来作为参考系的物体不能有加速度(可以是静止或匀速运动).当甲上的人看到乙静止实际是以做加速运动的升降机甲为参考系的，这时牛顿定律不再成立.
【例3】 简要说明伽利略的科学研究方法.
解析：伽利略开创了通过观察实验、提出假设和数学相结合的研究方法，对自然科学的发展具有划时代的意义.他的方法可总结为三个步骤：①先提取出从现象中获得的直观认识的主要部分，用最简单的数学公式表示出来，以建立量的概念；②再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系；③然后通过实验证实这种数量关系.他对落体匀加速运动规律的研究便是最好的说明.
点评:此题属于开放性的题目,需要对伽利略有较详细的了解，并具备良好的概括能力.
【例4】 请列出几个具体事例说明万有引力定律的伟大成就及其对人类文明的影响.
解析：1.海王星的发现是牛顿力学最辉煌的成就之一
发现天王星以后，世界上一些天文学家根据牛顿引力理论计算天王星轨道时，发现计算的结果总与实际观测位置有较大的误差.这一现象引起了年仅２６岁的英国剑桥大学青年教师亚当斯和法国天文工作者勒威耶的关注.他们认为，应该另外有一个天体的引力施加在天王星上，使之产生误差.１８４５年，他们通过计算，各自独立地预测了这一天体的位置.1846年９月２３日，德国柏林天文台台长伽勒，根据预报的位置，果然发现了这颗大行星.其发现位置与勒威耶预报的位置仅差５２′，与亚当斯预报的位置仅差2°２７′.海王星的发现又使太阳系的边界向外延展了约１７亿千米.海王星的发现是牛顿奠定的天体力学的辉煌成果，是理论指导实践的典范.
2.测量地球质量
格林威治天文台第五任台长马斯科利恩(公元1732~1811年)，最早根据万有引力定律，推算出了地球的质量.今天测量地球质量的方法很多，但都离不开万有引力定律.
3.根据万有引力定律计算出了人造地球卫星的速度.1957年10月4日，前苏联发射世界第一颗人造地球卫星.此后，人类的足迹不断向地球以外的宇宙深处推进，迎来了航天工业的空前繁荣.
万有引力定律使“天上”“地面”的“力”统一起来，消除人类对天体的神秘感，促进了人类思想的解放，直接导致了航空航天科技的诞生和发展，使人类得以冲出地球、飞向宇宙，开拓更广阔的生存空间.
点评：本题是物理中的“议论题”，具有开放性，答案因人而异.要求学生不仅仅局限于课本的简单说明，还要注意课外阅读、收集整理资料，能够运用具体、典型的事例说明、论证某一主题,培养归纳总结、分析综合的能力.
●变式练习
1.请列出一些由经典力学延伸发展起来的边缘交叉学科的名字.
答案：运动力学、天体力学、地质力学、材料力学、生物物理、物理化学、空间物理学、物理医学等.
2.举出几个由经典力学直接导致并使你的日常生活受惠的技术发明.
答案：略
3.通过上网或其他途径查阅各种资料，收集整理伽利略在力学方面取得的成就及其生平故事、遭遇，并与其他同学交流.
答案：略
4.收集整理经典力学发展过程中的重大成就事件，并按时间顺序由远及近列表排列.你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？这说明了什么？
答案：如下表所示.
重大成就
时间
阿基米德发现浮力定律
公元前三世纪
开普勒发现行星运动规律
1609,1619
伽利略阐明了运动的相对性原理
1632年
伽利略发现自由落体运动规律、惯性原理
1638年
帕斯卡发现帕斯卡原理
1653年
马德堡半球实验，验证大气压力
1663年
发现胡克定律—弹簧弹力和形变的关系
1678年
牛顿发表《自然哲学的数学原理》，阐明了运动定律和万有引力定律
1687年
5.请通过查阅资料分析比较下列科学家对经典力学的贡献.
亚里士多德
伽利略
笛卡儿
惠更斯
牛顿
国别、生活年代
主要的科学研究方法
力学方面的主要成就
亚里士多德
伽利略
笛卡儿
惠更斯
牛顿
国别、生活年代
古希腊，约公元前384~公元前322年
意大利1564年~1642年
法国1596~1650年
荷兰1629~1695年
英国1642~1727年
主要的科学研究方法
观察、思维推理
观察实验、假设、数学推理三者相结合
实验观察、数学推理
实验、数学推理
归纳与演绎、综合与分析、实验观察等
力学方面的主要成就
两个反面的结论：力是使物体运动的原因.重的物体比轻的物体下落得快
自由落体规律、力学相对性原理
惯性定律
制成了世界上第一架计时摆钟.测量出重力加速度的值
三大运动定律、万有引力定律
6.你认为一套自然科学理论应具有哪些基本特征？
答案：自然科学理论应以自然现象观察和实验研究为基础，要求其思想观点明确鲜明，体系结构严密、自恰、和谐，能有简捷明了的数学表达形式，能定量、可操作.
经典力学的成就与局限性-知识探讨
合作与讨论
经典力学的成功，一方面为人们创造了巨大的物质财富，另一方面也改变了人们对自然界的看法，改变了人们的思维方式、生活方式.请就这两方面各举出一些具体事例加以说明.
我的思路:利用图书馆查阅文献资料、上网查找，结合力学规律在生活、生产中的应用及生活中的物理现象等举例说明.
知识总结
一、经典力学的发展历程
1.古代，和其他自然科学一样，物理学融合在哲学之中，并没有成为独立的科学.
2.15世纪，随着欧洲的文艺复兴运动，经典力学发展迅速.伽利略发展了观察实验、抽象思维和数学相结合的研究方法，最早发现了落体定律.笛卡儿、惠更斯、开普勒等都对经典力学的建立作出了重要的贡献.
3.17世纪,牛顿在前人研究成果的基础上，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，总结出普遍适用的力学运动规律，建立起完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟独立的自然科学.牛顿的成果主要汇集在他的名著《自然哲学的数学原理》一书中.经典力学的主要内容是牛顿三大运动定律和万有引力定律.
二、经典力学的伟大成就
1.经典力学的建立，标志着近代自然科学的诞生，对人们的思想、观念、方法，对整个自然科学的发展都产生了极其深远的影响.
2.经典力学为自然科学的研究提供了方法指引.
3.在经典力学的基础上，建立了门类齐全的工程技术体系.
4.在经典力学的基础上，发展建立了许多交叉边缘学科.
三、经典力学的局限性和适用范围
经典力学规律只能用于宏观低速(与光速相比)的情形，只在惯性参考系中成立.
