6.1经典力学的巨大成就和局限性
课时作业（含解析)
1．在物理理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。下列关于科学家和物理规律说法正确的是（ ）
A．牛顿的万有引力定律适用于任何两个物体之间
B．牛顿通过实验测出了万有引力常量，证实了万有引力定律的存在
C．相对论时间空观表明牛顿力学已不再适用
D．开普勒发现了行星的运动规律
2．相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义，而只是说明它有一定的适用范围，经典力学的适用范围是（ ）
A．宏观世界，高速运动
B．微观世界，低速运动
C．宏观世界，低速运动
D．微观世界，高速运动
3．相对论和量子力学的出现使人们认识到经典力学的适用范围是（ ）
A．低速运动；宏观世界
B．低速运动；微观世界
C．高速运动；微观世界
D．高速运动；宏观世界
4．美国科学家2016年2月11日宣布，他们探测到引力波的存在。引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范围内弥补了经典力学的局限性。关于经典力学，下列说法正确的是（
）
A．经典力学完全适用于宏观低速运动
B．经典力学取得了巨大成就，是普遍适用的
C．随着物理学的发展，经典力学将逐渐成为过时的理论
D．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的应用价值
5．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
B．相对论与量子力学否定了经典力学理论
C．经典力学理论具有一定的局限性
D．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
6．英国科学家牛顿是经典力学理论体系的建立者，他有一句名言是：“如果我所见到的比笛卡儿要远些，那是因为我站在巨人的肩上。”关于牛顿等这些科学“巨人”及其成就，下述说法错误的是（ ）
A．开普勒在研究了天文学家第谷的行星观测记录的基础上，发现并提出了行星运动定律
B．牛顿提出万有引力定律，后人利用这一理论发现的海王星，被称为“笔尖下发现的行星”
C．卡文迪许在实验室较准确地测出了引力常量G的数值，并说该实验是“称量地球的重量”
D．以牛顿运动定律为基础的经典力学，包括万有引力定律，既适用于低速运动也适用于高速运动；既适用于宏观世界，也适用于微观世界
7．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
8．下列哪些运动不服从经典力学的规律( )
A．发射同步人造卫星
B．电子绕原子核的运动
C．云层在天空的运动
D．子弹射出枪口的速度
9．下列说法正确的是（ ）
A．伽利略整理第谷的观测数据，发现了行星运动的三条定律
B．“月一地检验”表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种性质的力
C．经典力学仍然适用于接近光速运动的物体
D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许首次在实验室测出了引力常量
10．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．经典力学理论的成立具有一定的局限性
C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变
D．相对论与量子力学否定了经典力学理论
11．当物体的运动速度接近光速时，经典力学_____（填“不再”或“仍然”）适用，可见，经典力学____（填“有”或“没有”）局限性．
12．如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c).地面上的人测得它们相距为L，则飞船A上的人测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号，飞船A上的人测得该信号的速度为________.
13．一匀质矩形薄板，在它静止时测得其长为，宽为，质量为，由此可算得其面密度为。假定该薄板沿长度方向以接近光速的速度做匀速直线运动，此时再测算该矩形薄板的面密度为多少？
14．地球上一观察者，看见一飞船以速度从他身边飞过，另一飞船以速度跟随飞行。求上的乘客看到的相对速度。
15．半人马星座α星是太阳系最近的恒星，它距地球为4.3×1016m.设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间.若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多长时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多长？
参考答案
1．D
【解析】
A．牛顿的万有引力定律适用于两个质点之间的引力问题，选项A错误；
B．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，证实了万有引力定律的存在，选项B错误；
C．相对论并没有否定牛顿的经典力学，而是在其基础上发展起来的，只是说明了经典力学的局限性，故C错误；
D．开普勒发现了行星的运动规律，选项D正确。
故选D。
2．C
【解析】
牛顿运动定律能够解决宏观物体的低速运动问题，在生产、生活及科技方面起着重要作用；解决问题时虽然有一定误差，但误差极其微小，可以忽略不计；故经典力学仍可在一定范围内适用。经典力学不能用于处理高速运行的物体，对处理低速运动的宏观物体具有相当高的正确性，故C正确，ABD错误。
故选C。
3．A
【解析】
相对论和量子力学的出现使人们认识到经典力学的适用范围是低速运动、宏观世界，A正确，BCD错误。
故选A。
4．A
【解析】
A．经典力学完全适用于宏观低速运动的物体，宏观物体是相对于微观粒子而言的，故A正确；
B．经典力学取得了巨大的成就，但它也具有一定的局限性，并不是普遍适用的，故B错误；
CD．在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了经典力学，经典力学仍然是正确的，不会过时也不会失去价值，故CD错误。
故选A。
5．C
【解析】
A．经典力学理论适应于宏观物体，不适应微观粒子，选项A错误；
B．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故B错误；
C．经典力学理论具有一定的局限性，对高速微观粒子不适用，选项C正确；
D．在相对论中，物体的质量随运动状态而改变，在经典力学中，物体的质量与运动状态无关，故D错误。
故选C。
6．D
【解析】
A．开普勒在研究了天文学家第谷的行星观测记录的基础上，发现并提出了行星运动定律，A正确；
B．牛顿提出万有引力定律，后人利用这一理论发现的海王星，被称为“笔尖下发现的行星”，B正确；
C．卡文迪许在实验室利用扭秤实验较准确地测出了引力常量G的数值，并说该实验是“称量地球的重量”，C正确；
D．以牛顿运动定律为基础的经典力学，包括万有引力定律，适用于宏观低速的运动，D错误。
本题选择错误选项，故选D。
7．A
【解析】
A.牛顿第二定律不适用于微观原子，A正确；
BCD.都是宏观低速运动的物体（与光速比速度较低），牛顿运动定律都适用，BCD错误。
故选A。
8．B
【解析】
经典力学的规律适用于宏观低速物体，不适用于微观高速粒子的运动，故经典力学不适应电子绕原子核的运动，故选B.
9．BD
【解析】
A．开普勒整理第谷的观测数据，发现了行星的三大运动规律，故A错误；
B．“月—地检验”表明，地面物体所受地球的引力与太阳、行星间的引力是同一种力，故B正确；
C．经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不能适用于接近光速运动的物体，故C错误；
D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，故D正确。
故选BD。
10．BC
【解析】
经典力学在微观，高速情况下不再适用，经典力学的适用条件为，宏观世界，低速运动．故A错误，B正确；在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，但在相对论中质量是随速度的改变而改变的，故C正确；相对论与量子力学不适用于经典力学，证明了经典力学理论的局限性，D错误．所以BC正确，AD错误．
11．不再；
有；
【解析】
当物体的运动速度接近光速时，经典力学不再适用，可见，经典力学有局限性．
12．大于；
c(或光速)
【解析】
第一空.以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而B相对A是静止的，没有尺缩效应现象，则飞船A上的人测得两飞船距离应大于L.
第二空.狭义相对论的两个基本原理之一就是光速不变原理，因此飞船A上的人测得信号的速度仍等于c(或光速)。
13．
【解析】
由相对论长度公式
相对论质量
答案：
14．
【解析】
A上的乘客看地面以向后运动，在地面上看B以向前运动；则A上乘客看B的速度为
15．9年
0.4年
【解析】
选地球为惯性系，飞船往返一次所需时间为：t＝=s=2.87×108s=9年.选飞船为惯性系，设飞船上时钟时间为t′，根据钟慢效应得：t=＝9年，解得：t′＝0.4年.
思路分析：根据爱因斯坦的相对论，先计算出以地球为惯性参考系时飞船往返一次的时间，然后根据根据爱因斯坦的相对论的尺缩效应，代入数据解题
试题点评：本题考查了爱因斯坦的相对论中的尺缩效应，理解公式是关键6.1经典力学的巨大成就和局限性
课时作业（含解析)
1．下列有关物理知识的说法，正确的是（ ）
A．做匀速圆周运动和平抛运动的物体合力都恒定
B．牛顿的经典力学理论不仅适用于宏观低速运动物体，也适用于微观高速运动物体
C．由万有引力定律可知，两个物体无限接近时，他们的万有引力将无穷大
D．若地球自转不能忽略，赤道上的物体受到地球对它的万有引力比重力大
2．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合物理学史实的是（ ）
A．牛顿总结出了行星运动的三大规律
B．开普勒测出了万有引力常量
C．爱因斯坦发现了万有引力定律
D．以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题
3．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述不正确的是
A．牛顿发现了万有引力定律
B．相对论的创立表明经典力学已不再适用
C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量
D．爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域
4．英国科学家牛顿是经典力学理论体系的建立者，他有一句名言是：“如果我所见到的比笛卡儿要远些，
那是因为我站在巨人的肩上。”关于牛顿等这些科学“巨人”及其成就，下述说法错误的是（ ）
A．以牛顿运动定律为基础的经典力学，包括万有引力定律，既适用于低速运动也适用于高速运动；既适用于宏观世界，也适用于微观世界
B．开普勒在研究了天文学家第谷的行星观测记录的基础上，发现并提出了行星运动定律
C．牛顿提出万有引力定律，后人利用这一理论发现的海王星，被称为“笔尖下发现的行星”
D．卡文迪许在实验室较准确地测出了引力常量
G
的数值，并说该实验是“称量地球的重量”
5．牛顿定律的适用范围是
（ ）
A．宏观物体、低速运动
强引力
B．微观物体、低速运动
弱引力
C．宏观物体、低速运动
弱引力
D．微观物体、高速运动
强引力
6．下列情况不适用于经典力学的是（ ）
A．宏观
B．低速
C．弱引力
D．高速
7．下列说法中正确的是（ ）
A．在中子星表面的强引力作用下，经典力学仍旧适用
B．经典力学适用于低速运动，不适用于高速运动；适用于微观世界，不适用于宏观世界
C．功是矢量，既有大小又有方向
D．正功表示做功的力为动力，负功表示做功的力为阻力
8．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
B．相对论与量子力学否定了经典力学理论
C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变
D．经典力学理论具有一定的局限性
9．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．以99%倍光速运行的电子束
10．以下说法正确的是（ ）
A．相对论与量子力学并没有否定经典力学理论
B．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变的
C．经典时空观认为空间和时间是独立于物体及其运动而存在
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别
11．牛顿运动定律的适用范围是___、___________的物体．
12．300
多年前建立的牛顿力学至今在人类的生活、生产和科学实践中依然非常有用，随着科学的不断向前推进，人们认识到牛顿运动定律仅适用于_______________________、_______________________运动体系。
13．在实验室中测得以速度0.8c运动的π介子的平均寿命为4×10－8
s，问静止π介子的平均寿命是多少？
14．一个电子被电压为的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？（电子的静止质量）
15．一枚静止时长30m的火箭以0.6c的速度从观察者的身边掠过，火箭上的人测得火箭的长度为多少m，
观察者测得火箭的长度为多少m
．
参考答案
1．D
【解析】
A．匀速圆周运动的向心力的方向始终是指向圆心的，方向是不断变化的，不是恒力，平抛运动只受重力作用，合力为恒力，故A错误；
B．经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体，故B错误；
C．在万有引力定律表达式中，当r接近于零时，物体不能看成质点，定律不再适用，故C错误；
D．若地球自转不能忽略，由
可得
可知，赤道上的物体受到地球对它的万有引力比重力大。两极的物体受到地球对它的万有引力等于重力，D正确。
故选D。
2．D
【解析】
A．开普勒利用第谷的行星运动数据总结出了行星运动的三大规律，故A错误；
B．卡文迪许利用扭称实验测出了万有引力常量，故B错误；
C．牛顿发现了万有引力定律，故C错误；
D．根据爱因斯坦的相对论理论可知，以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】
试题分析：英国科学家牛顿发现了万有引力定律，故A正确；经典力学是相对论低速情况下的近似，经典力学在宏观、低速情况下仍然适用，故B错误；英国科学家卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，故C正确；爱因斯坦建立了狭义相对论，研究高速运动的情形，把物理学推进到高速领域，故D正确．
考点：考查了物理学史
4．A
【解析】
A．以牛顿运动定律为基础的经典力学，包括万有引力定律，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，故A错误，符合题意；
B．开普勒在研究了天文学家第谷的行星观测记录的基础上，发现并提出了行星运动定律，故B正确，不符合题意；
C．牛顿提出万有引力定律，后人利用这一理论发现的海王星，被称为“笔尖下发现的行星”，符合史实，故C正确，不符合题意；
D．卡文迪许在实验室较准确地测出了引力常量G的数值，结合地球的半径和重力加速度能算出地球的质量，所以他说该实验是“称量地球的重量”，故D正确，不符合题意。
本题选错误的故选A。
5．C
【解析】
牛顿定律的适用范围是宏观物体、低速运动
弱引力，选项C正确，ABD错误。
故选C。
6．D
【解析】
考查经曲力学的适用范围。
【详解】
ABD．经典力学，对于宏观低速运动的物体都适用，而对于微观高速运动的物体，不适用，因此D不适用，AB适用；
C．万有引力是弱引力．从爱因斯坦理论可知，引力趋于无穷大发生在半径接近引力半径时，当天体的实际半径接近引力半径时，天体间的引力很强，由爱因斯坦理论和牛顿引力理论计算出的力的差异非常大，此时牛顿引力理论不再适用，只有在天体的实际半径远大于它们的引力半径时，也就是在弱引力的情况下，由爱因斯坦理论和牛顿引力理论计算出的力的差异才很小，经典力学才是适用的，因此C适用经典力学。
故选D。
7．D
【解析】
A．牛顿建立的经典力学只适用于弱引力，则在中子星表面的强引力作用下，经典力学不适用，故A错误；
B．经典力学只适用于低速运动和宏观世界，不适用高速运动和微观世界，故B错误；
C．功是标量，只有大小没有方向，故C错误；
D．功是标量，只有大小，没有方向，而正功表示动力做功，负功表示阻力做功，故D正确。
故选D。
8．D
【解析】
A．经典力学理论适应于宏观物体，不适应微观粒子，选项A错误；
B．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故B错误。C．在相对论中，物体的质量随运动状态而改变，在经典力学中，物体的质量与运动状态无关，故C错误。
D．经典力学理论具有一定的局限性，对高速微观粒子不适用，选项D正确。
9．D
【解析】
ABC.火箭的发射、宇宙飞船绕地球的运动、“勇气号”宇宙探测器的运动都属低速，经典力学能适用．故ABC不符合题意．
D.电子及电子以下（中子，质子，原子，离子，分子是实物粒子）都可以认为是微观粒子；微观粒子不适用于经典力学，特别是以99%倍光速运行的电子束．故D符合题意；
故选D.
10．AC
【解析】
A．相对论与量子力学并没有否定经典力学理论，选项A正确；
B．在经典力学中，物体的质量是不随运动状态而改变的，选项B错误；
C．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，选项C正确；
D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，故经典力学是适用的，选项D错误。
故选AC。
11．宏观
低速
【解析】
根据牛顿运动定律的适用范围：只适用于低速运动的物体（与光速比速度较低）；只适用于宏观物体，牛顿第二定律不适用于微观原子．所以牛顿运动定律的适用范围是：宏观低速的物体.
【点睛】
根据牛顿运动定律的适用范围：（1）只适用于低速运动的物体（与光速比速度较低）；（2）只适用于宏观物体，牛顿第二定律不适用于微观原子；（3）参照系应为惯性系．
12．宏观
低速
【解析】
[1][2]牛顿力学是人类历史上出现过的最伟大、最有影响的科学家，同时也是物理学家、数学家和哲学家，他在前人基础上创立了牛顿三定律并发现了万有引力定律，牛顿力学的适用条件为宏观、低速运动的物体。
13．2.4×10－8
s
【解析】相对于π介子运动的实验室中测得π介子的平均寿命为Δt，则相对于π介子静止的参考系中测得π介子的平均寿命为Δt′＝Δt
＝4×10－8×s＝2.4×10－8
s.
14．,
【解析】
由动能定理得：
对高速运动的电子，由
得
由
得
15．30，24
【解析】
一枚静止时长30m的火箭以0．6c的速度从观察者的身边掠过，根据狭义相对论得火箭上的人测得火箭的长度为30m
．
根据长度的相对性得
观察者测得火箭的长度为
【点睛】狭义相对论有两个显著的效应，即钟慢和尺缩．可以通俗的理解为：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；
在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这就是所谓的尺缩效应，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．根据长度的相对性求出火箭的速度．
