《同步人教版高中物理必修二讲义》第章 6经典力学的局限性

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6．经典力学的局限性

[学习目标]　1.[物理观念]了解经典力学的发展历程和伟大成就．　2.[物理

观念]知道经典力学的局限性和适用范围．(重点)　3.[科学思维]知道速度对质

量的影响及光速不变原理．(难点)　4.[科学态度与责任]了解科学理论的相对性，

体会科学理论是不断发展和完善的．

一、从低速到高速

速度远小于光速接近光速运动

物理理论经典力学相对论

质量与速度

的关系

物体的质量是不随运动

状态改变的

物体的质量随着物体运动速

度的增大而增大，m＝m0/

位移、时间

与参考系的

关系

位移的测量、时间的测

量都与参考系无关

同一过程的位移和时间的测

量在不同参考系中是不同的

二、从宏观到微观、从弱引力到强引力

1．微观世界

电子、质子、中子等微观粒子的运动规律在很多情况下不能用经典力学来

说明，而量子力学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

经典力学适用于低速运动，不适用于高速运动，适用于宏观世界，不适用

于微观世界．

3．从弱引力到强引力

(1)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．

(2)当物体的运动速度远小于光速 c(3×108 m/s)时，相对论物理学与经典物

理学的结构没有区别．当另一个重要常数即“普朗克常量”(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．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)在经典力学中，位移的测量与参考系的运动情况无关． (√)

(2)在相对论力学中，运动的时钟和静止的时钟快慢相同． (×)

(3)在相对论力学中，高速运动的物体质量要变小． (×)

(4)经典力学一般不适用于微观粒子． (√)

(5)万有引力定律适用于中子星表面引力的计算． (×)

2．下列物体的运动不能用经典力学描述的是(　　)

A．飞机的飞行 B．人造卫星的运行

C．小汽车的行驶 D．光子的运动

D　[经典力学适用于低速宏观的物体，A、B、C不符合题意，选项 D符合

题意．]

3．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是(　　)

A．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理

B．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论力学来解决

C．经典力学适用于宏观低速运动的物体

D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体

C　[经典力学是有局限性，经典力学适用于宏观低速运动的物体，但对于

一般力学问题仍能用经典力学来解决，所以即使在火车提速后，有关速度问题

仍能用经典力学来处理，故 A、B错误，C正确；经典力学不仅适用于像地球

和太阳那样大的宏观物体，也适用一般尺寸的宏观物体，故 D错误．故选 C.]

　物体速度对质量的影响

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．

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.

(2)爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即 m

＝，其中 m0为物体静止时的质量，m是物体速度为 v时的质量，c是真空中的

光速．在高速运动时，质量的测量是与运动状态密切相关的．

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

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