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經(jīng)典力學(xué)的局限性【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就.2.認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍.【重點(diǎn)難點(diǎn)】1.初步了解微觀和高速世界中的奇妙現(xiàn)象.2.初步了解相對(duì)論、量子論的建立對(duì)人類深入認(rèn)識(shí)客觀世界的作用.【知識(shí)鏈接】（1）經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是 ，牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律在 、 、 的廣闊區(qū)域，包括 的研究中，經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了巨大的成就.（2）狹義相對(duì)論闡述物體 時(shí)所遵從的規(guī)律.（3）在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是 的，而狹義相對(duì)論指出，質(zhì)量要隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而 ，即 .（4）經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系 ，相對(duì)論認(rèn)為，同一過(guò)程的位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系 ，在不同的參考系中是 .（5）經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍：只適用于 運(yùn)動(dòng)，不適用于 運(yùn)動(dòng)；只適用于 世界，不適用于 世界.（6）1915年，愛因斯坦創(chuàng)立了 ，這是一種新的時(shí)空與引力的理論.在強(qiáng)引力的情況下，牛頓引力理論 .當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速c（3108 m/s）時(shí)，相對(duì)論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論 .當(dāng)另一個(gè)重要常數(shù)即“普朗克常數(shù)”（6.6310-34 Js）可以忽略不計(jì)時(shí)，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論 ，相對(duì)論與量子力學(xué)都沒有否定經(jīng)典力學(xué)，而是認(rèn)為經(jīng)典力學(xué)是自己在一定條件下的特殊情形.【問(wèn)題探究】 相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn)是否否定了經(jīng)典力學(xué)？1.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和局限性經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律、萬(wàn)有引力定律.牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊區(qū)域，包括天體力學(xué)的研究中經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn).比如研究地面物體的運(yùn)動(dòng)，天體的運(yùn)動(dòng)，各種交通工具的運(yùn)動(dòng)、發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等等這些宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體都與經(jīng)典力學(xué)相符合.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是：宏觀，低速，弱引力等.但對(duì)于微觀、高速、強(qiáng)引力問(wèn)題卻不適用.2.經(jīng)典力學(xué)與近代物理比較（1）經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體，不適用于高速（接近光速）運(yùn)動(dòng)的物體.狹義相對(duì)論闡述物體在以接近光的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵從的規(guī)律.例如：經(jīng)典力學(xué)中物體的質(zhì)量是不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的.而在狹義相對(duì)論中，質(zhì)量則隨著運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大.即m=.時(shí)空觀概念：經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系無(wú)關(guān)，是定值.而狹義相對(duì)論則認(rèn)為，同一過(guò)程的位移和時(shí)間的測(cè)量在不同的參考系中是不同的.比如測(cè)量月地間距離，坐在接近光速的飛船上測(cè)量與在地面上測(cè)量所得的數(shù)值是不相同的.（2）經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀世界，一般不適用于微觀粒子.而量子力學(xué)則能夠正確描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.（3）在弱引力的情況下，牛頓萬(wàn)有引力定律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合的很好，而在強(qiáng)引力的情況下，萬(wàn)有引力定律不再適用.而愛因斯坦的廣義相對(duì)論則能夠解釋強(qiáng)引力情況下的作用規(guī)律.（4）相對(duì)論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是在一定條件下的特殊情形.【典型例題】【例題1】目前，國(guó)際商業(yè)衛(wèi)星正朝著兩個(gè)方向發(fā)展：一類是重量達(dá)數(shù)頓的衛(wèi)星；另一類是微小衛(wèi)星，只有幾百、幾十甚至幾千克，微小衛(wèi)星的特點(diǎn)是成本低，制造周期短，用途多樣化，發(fā)展方向靈活。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，微小衛(wèi)星的研制和開發(fā)已成為現(xiàn)實(shí)，由我國(guó)航天清華衛(wèi)星技術(shù)有限公司和英國(guó)薩瑞大學(xué)合作研制的“航天清華一號(hào)”微小衛(wèi)星于2000年6月28號(hào)在俄羅斯某發(fā)射升空，這標(biāo)志著我國(guó)更加先進(jìn)的“納米衛(wèi)星”的研制工作已經(jīng)開始.(1)微小衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的加速度 同軌道上運(yùn)行的大衛(wèi)星的加速度.(填“”“”或“=”)(2)若微小衛(wèi)星用作通信衛(wèi)星,則它的繞行速度 大通信衛(wèi)星的繞行速度;飛行高度 大衛(wèi)星的飛行高度.(填“”“”或“=”) 解析：【訓(xùn)練1】“911”事件發(fā)生后,美國(guó)為了找到本拉登的藏身地點(diǎn),使用了先進(jìn)的偵查衛(wèi)星.據(jù)報(bào)道:美國(guó)將多顆最先進(jìn)的KH11、KH12“鎖眼”系列照相偵查衛(wèi)星調(diào)集到中亞地區(qū)上空，“鎖眼”系列照相偵查衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，近地點(diǎn)265km（指衛(wèi)星離地面的最近距離），遠(yuǎn)地點(diǎn)650km（指衛(wèi)星離地面的最遠(yuǎn)距離），重量13.6t18.2t，這些衛(wèi)星上裝有先進(jìn)的CCD數(shù)字照相機(jī)，能分辨出地面上0.1m大小的目標(biāo)，并自動(dòng)地將照片傳給地面接收站及指揮中心，由開普勒定律知：如果衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的圓軌道半徑跟橢圓軌道的半長(zhǎng)軸相等，那么衛(wèi)星沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的周期跟衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的周期相同.請(qǐng)你由上述數(shù)據(jù)估算這些“鎖眼”系列偵查衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期.（要求小數(shù)點(diǎn)后保留一位數(shù)字,地球半徑為R=6400km，g取10m/s2）【例題2】一宇宙飛船圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻它與靜止在軌道上的一物體相碰后連接在一起，軌道變成一個(gè)新的圓周，仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)飛船在原軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的線速度衛(wèi)v1，角速度衛(wèi)，加速度為a1,動(dòng)能衛(wèi)EK1,在新軌道上運(yùn)行時(shí)的線速度、角速度、加速度、動(dòng)能分別衛(wèi)v2、a2、EK2，則（ ）A.v1v2,B. v1v2,C.a1a2,EK1EK2 D.a1a2,EK1EK2解析：QP圖6-6-1【訓(xùn)練2】宇宙飛船原來(lái)在離地面一定距離的圓周軌道上繞地球運(yùn)行，如圖6-6-1所示，當(dāng)運(yùn)行到Q點(diǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，飛船應(yīng)向哪個(gè)方向噴出燃?xì)獠拍苁癸w船返回到地球上的P點(diǎn)（ ）A.向后噴氣B.向前噴氣C.向地球方向噴氣D.向遠(yuǎn)離地球方向噴氣【課堂練習(xí)】1.像一切科學(xué)一樣，經(jīng)典力學(xué)沒有也不會(huì)窮盡一切理論，它具有自己的 性.人們認(rèn)識(shí)到經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍；只適用于 物體的運(yùn)動(dòng)，不適用于 物體的運(yùn)動(dòng)，在 的情況下，牛頓引力理論將不再適用.2.繼哥白尼提出“太陽(yáng)中心說(shuō)”、開普勒提出行星運(yùn)動(dòng)三定律后，牛頓站在巨人的肩膀上，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)，揭示了包括行星在內(nèi)的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；愛因斯坦既批判了牛頓力學(xué)的不足，又進(jìn)一步發(fā)展了經(jīng)典力學(xué)，創(chuàng)立了相對(duì)論，這說(shuō)明（ ）世界無(wú)限擴(kuò)大，人不可能認(rèn)識(shí)世界，只能認(rèn)識(shí)世界的一部分 人的意識(shí)具有能動(dòng)性，能夠正確地反映客觀世界 人對(duì)世界的每一個(gè)正確認(rèn)識(shí)都有局限性，需要發(fā)展和深化 每一個(gè)認(rèn)識(shí)都可能被后人推翻，人不可能獲得正確的認(rèn)識(shí)A. B.C.D.3.以下說(shuō)法正確的是（ ）A.經(jīng)典力學(xué)理論普遍適用，大到天體，小到微觀粒子均適用B.經(jīng)典力學(xué)理論的成立具有一定的局限性C.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變D.相對(duì)論與量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論4.下列說(shuō)法中正確的是（ ）A.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變，在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量也不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變B.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量隨運(yùn)動(dòng)速度的增加而減小，在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量隨物體速度的增大而增大C.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不變的，在狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量隨物體的速度的增大而增大D.上述說(shuō)法都是錯(cuò)誤的5.關(guān)于狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)，下面說(shuō)法中正確的是（ ）A.狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)是相互對(duì)立，互不相容的兩種理論B.狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)其實(shí)是同一理論C.在物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)服從狹義相對(duì)論理論，在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)服從牛頓定律D.上述說(shuō)法都是錯(cuò)誤的【學(xué)后反思】 。0606經(jīng)典力學(xué)的局限性導(dǎo)學(xué)案答案【知識(shí)鏈接】牛頓運(yùn)動(dòng)定律 宏觀 低速 弱引力 天體力學(xué) 以接近光的速度運(yùn)動(dòng) 不變 增大 m= 無(wú)關(guān) 有關(guān) 不同的 低速 高速 宏觀 微觀 廣義相對(duì)論 不適用 沒有區(qū)別 沒有區(qū)別【典型例題】【例題1】解析：在同一軌道上，不分質(zhì)量大小，衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)參量都相同，包括加速度、速度、周期等，因此答案為：（1）= （2）= =【訓(xùn)練1】 5.6103【例題2】AC 解析