第6节 经典力学的局限性
题组一 经典力学的局限性
1．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 前三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片面，没有全面描述，本题应选D。
答案 D
2．下列说法正确的是
A．经典力学能够说明微观粒子的规律性
B．经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的物体
C．相对论与量子力学的出现，说明经典力学已失去意义
D．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍适用
解析 经典力学适用于宏观、低速物体，新的学说的出现，是一种完善和拓展，经典力学并没有失去其存在的意义。
答案 B
3．牛顿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“嫦娥三号”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
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，并注意到低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用。
答案 A
题组二 经典力学、量子力学和狭义相对论
4．(多选)关于牛顿物理学与狭义相对论，下列说法正确的是
A．狭义相对论研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
B．狭义相对论研究的是物体在高速运动时所遵循的规律
C．牛顿物理学研究的是物体在低速运动时所遵循的规律
D．牛顿物理学研究的是物本在高速运动时所遵循的规律
解析 牛顿物理学的运动规律适用于低速、宏观物体，而爱因斯坦的狭义相对论适用于高速、微观世界。
答案 BC
5．(多选)关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列说法中正确的是
A．狭义相对论和经典力学是相互对立的、互不相容的两种理论
B．在物体高速运动时，物体的运动规律遵循狭义相对论，在低速运动时，物体的运动遵循牛顿运动定律
C．经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动
D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
解析 经典力学只适用于宏观物体的低速运动，相对论和量子力学并没有全盘否定经典力学理论。在弱引力作用下，低速运动的宏观世界中，两种理论是一致的。故B、C正确，A、D错误。
答案 BC
6．(多选)下面说法中正确的是
A．当物体运动速度远小于光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别
B．当物体运动速度接近光速时，相对论物理学和经典物理学的结论没有区别
C．当普朗克常量h(6.63×10－34 J·s)可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别
D．当普朗克常量h(6.63×10－34 J·s)不能忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别
解析 经典力学可以认为是相对论物理学在低速、宏观状态下的特例，因此正确的选项为A、C。
答案 AC
题组三 相对论与质速关系
7．某物体在低速(接近0)情况下质量为m0，在速度为v的高速(接近光速)情况下质量为m，则由狭义相对论，物体速度v为
A.·c B.·c
C.·c D.·c
解析 根据m＝可得v＝·c，B项正确。
答案 B
8．日常生活中我们并没有发现物体的质量随物体运动的速度变化而变化，其原因是
A．运动中的物体无法称量其质量
B．物体的速度远小于光速，质量变化极小
C．物体的质量太大
D．物体的质量不随速度的变化而变化
解析 根据狭义相对论：m＝，在宏观物体的运动中，物体的运动速度v远小于光速c，所以质量变化不大，我们难以感受到它的变化。
答案 B
9．根据爱因斯坦的狭义相对论，质量要随着物体运动速度的增大而增大，即m＝。请讨论：
(1)如果你使一个物体加速、加速、再加速，它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？为什么？
(2)光有静止质量吗？如果有，情况将会怎样？
解析 (1)由m＝知：当v＝c时，m应是无穷大。随着质量的不断增大，产生加速度的力会随着不断增大，使加速越来越困难。因此一个物体不管怎样加速，它的速度不会等于甚至超过光速。
(2)光没有静止质量。若光有静止质量，当光传播时速度为c，由m＝，它传播时的质量会无穷大，光照射到物体上，如同一质量无穷大的物体以光速砸到被照物体上，后果不堪设想。
答案 见解析
课件27张PPT。第6节 经典力学的局限性[学习目标]
1．了解经典力学的发展历程和伟大成就。
2．认识经典力学的局限性和适用范围。
3．初步了解微观和高速世界中奇妙现象。
4．知道相对论和经典力学的关系。
一、从低速到高速
1．经典力学的基础是______________，牛顿运动定律和万有引力定律在____________________的广阔领域，包括___________的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就。
2．狭义相对论阐述的是物体以___________的速度运动时所遵从的规律。
牛顿运动定律宏观、低速、弱引力天体力学接近光速不变增大速度远小光速无关有关不同二、从宏观到微观
1．电子、质子、中子等微观粒子不仅具有_______，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用经典力学来说明，而__________能够正确地描述微观粒子的运动规律。
2．经典力学的适用范围，只适用于_______运动，不适用于______运动；只适用于______世界，不适用于______世界。
粒子性量子力学低速高速宏观微观三、从弱引力到强引力
1915年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种新的时空与引力的理论。在强引力的情况下，牛顿的引力理论___________。
不再适用?自主思考——判一判
(1)第三宇宙速度在相对论中属于高速。( )
(2)质量是物体的固有属性，任何时候都不会变。( )
(3)对于高速运动的物体，它的质量随速度的增大而变大。( )
(4)万有引力定律对强相互作用也适用。( )
××√√1．低速与高速的概念
(1)低速：远小于光速的速度为低速，通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体的运动皆为低速运动。
(2)高速：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。
考点一 速度对质量及物理规律的影响2．速度对质量的影响
(1)在经典力学中，物体的质量不随速度而变。根据牛顿第二定律F＝ma知，物体在力F作用下做匀变速运动，只要时间足够长，物体的运动速度就可以增加到甚至超过光速c。
3．速度对物理规律的影响
对于低速运动问题，一般用经典力学规律来处理。对于高速运动问题，经典力学已不再适用，需要用相对论知识来处理。
[例题] 如果真空中的光速c＝3×108 m/s，当一个物体的运动速度v1＝2.4×108 m/s时，质量为3 kg，当它的速度为v2＝1.8×108 m/s时，质量为多少？
[思路引导]
(1)物体的运动速度接近光速，物体的质量随物体运动速度的变化而变化。
(2)m1＝3 kg是物体运动速度为v1时的质量，而不是物体的静止质量。
[答案] 2.25 kg[题组通关]C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，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，故质量的变化我们感觉不到。在分析地球上宏观物体的运动时，不必考虑质量的变化
解析 公式中的m0是物体静止时的质量，m是物体以速度v运动时的质量，故A错误。由公式可知，只有当物体速度v接近光速时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微弱，故经典力学理论仍然适用，故B错误，C、D正确。易错的原因是对公式中各物理量认识不清。
答案 CD
2．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v＝6×106 m/s。问电子的质量是增大了还是减小了？改变了百分之几？
答案 增大了 0.02%考点二 经典力学与相对论、量子力学的比较3．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是
A．爱因斯坦创立了“日心说”
B．哥白尼提出了“地心说”
C．伽利略发现了行星运动定律
D．牛顿总结出了万有引力定律
[题组通关]解析 “日心说”由哥白尼提出，爱因斯坦创立了相对论理论，A、B错。行星运动定律是开普勒发现的，C错。万有引力定律是牛顿总结提出的，D对。
答案 D
4．下列说法正确的是
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B项正确。
答案 B
5．(多选)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改变而改变
D．相对论和量子力学否定了经典力学理论
解析 经典力学理论具有一定的局限性，它只适用于低速、宏观物体的运动，选项A错误，B正确；在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变，即物体的质量和物体运动的速度无关，选项C正确；相对论和量子力学并没有否定过去的科学，而是认为经典力学理论是在一定条件下的特殊情形，选项D错误。
答案 BC
本讲结束
请按ESC键返回［课下作业·能力提升］
