学案1 经典力学的巨大成就和局限性
[学习目标定位] 1.了解经典力学的发展历程和巨大成就.2.认识经典力学的局限性和适用范围.3.了解经典力学方法论及其意义．
一、经典力学的巨大成就
1．经典力学：通常叫牛顿力学，主要研究宏观物体机械运动的规律．
2．巨大成就
(1)牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起来．
(2)相对论和量子力学的形成都受到经典力学的影响．
二、经典力学的局限性
经典力学把时间、空间割裂开来，认为它们与物质运动无关．这一观点，在微观与高速领域中就不对了.
一、一座永垂不朽的纪念碑
牛顿的《自然哲学的数学原理》是一部奠定了经典力学基础的划时代著作，它主要包括两个部分：
(1)第一部分是“定义和注释”、“运动的基本定理或定律(包括三个运动定律)”．
(2)第二部分是这些定律的应用，其内容包含：①万有引力定律和行星运动；②流体力学的开创性研究；③天体力学和宇宙系统的开拓性研究.
二、经典力学的巨大成就
1．经典力学
经典力学通常叫牛顿力学，主要研究宏观物体机械运动的规律．
2．经典力学的巨大成就
(1)把天体的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得到了广泛的应用．
(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．
(4)由牛顿力学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．
三、经典力学方法论的意义
1．两种典型研究方法
(1)伽利略：“自然数学化”的方法，开创了将实验、逻辑(数学)相结合的方法．
(2)牛顿：归纳—演绎法，大量运用数学方法系统地整理物理学理论的方法．其演绎的结果必须通过实验验证．
2．意义
伽利略和牛顿的科学方法是经典力学方法的典型，影响深远，并不断得到发展和完善，逐渐成为一种传统，甚至作为社会科学和哲学的方法论，意义很大．
四、经典力学的局限性
1．牛顿对时间的认识
时间和空间不依赖人们的意识而存在，空间和时间是绝对的．现代理论：对高速运动与微观粒子而言，空间与时间是有关系的，不可分割的．
2．经典力学的适用范围
只适用于宏观世界，不适用于微观世界；只适用于低速运动，不适用于高速运动．
一、经典力学及其适用范围
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、经典力学的巨大成就
例2 关于经典力学的伟大成就，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
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.
答案 AD
三、经典力学的局限性
例3 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对
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．
答案 BCD
1．(经典力学的适用范围)关于牛顿力学的适用范围，下列说法正确的是( )
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
答案 C
解析 经典力学局限于运动速率远小于真空中光速的宏观物体，对高速运动的物体和微观粒子不适用，所以只有C正确．
2．(经典力学的巨大成就)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，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．
3．(经典力学的局限性)根据你的理解，你认为下列观点正确的是( )
A．在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态的改变而改变的
B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界
C．经典力学在任何情况下都适用
D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳—演绎法”是经典力学方法的典型
答案 ABD
解析 在经典力学中物体的质量不随物体运动状态的改变而改变，A正确．根据经典力学的适用范围知B正确，C错误．由经典力学的方法论知D正确.
6.1 经典力学的巨大成就和局限性
题组一 经典力学及其巨大成就
1．17世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是( )
A．牛顿 B．开普勒
C．笛卡儿 D．伽利略
答案 A
解析 牛顿是经典力学理论体系的建立者，牛顿运动定律是经典力学的基础．
2．伽利略是经典力学的开创者，有关他的叙述正确的是( )
A．伽利略对运动进行了描述和分类，对自由落体运动规律进行了探索，得到了惯性原理，研究了抛体运动的轨迹
B．伽利略提出了运动的相对性原理，开创了实验科学
C．伽利略的研究，无论是在动力学的基本原理上，还是在动力学的研究方法上，都做出了奠基性的重要贡献
D．伽利略研究了物体间的引力，利用归纳—演绎法总结出了万有引力定律
答案 ABC
3．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体及其运动的
C．万有引力定律适用于强作用力
D．物体的速度可以是任意值
答案 AB
4．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 经典力学的适用范围
5．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运动(与光速相比)
D．适用于受到强引力作用的物体
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引力不太强时的情况．故A对，B、C、D错．
6．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
答案 D
解析 A、B、C三个选项说的都属于“宏观世界”，但都很片面，没有全面描述，本题应选D.
7．牛顿运动定律不适用于下列哪些情况( )
A．研究原子中电子的运动
B．研究“神舟九号”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
答案 A
解析 牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，并注意低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用．
8．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．微观粒子的波动性
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波动性．
题组三 经典力学的局限性
9．下列说法正确的是( )
A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性而没有存在的价值
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．经典力学适用于任何情况，不需要再完善
D．经典力学对处理低速运动的宏观物体具有相当高的实用价值
答案 BD
10．20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 人们对客观世界的认识，要受到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．
