高中物理专题6.6经典力学的局限性讲基础版新人教版必修

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1、第六章万有引力与航天6.6经典力学的局限性※知识点一、从低速到高速1．经典力学的基础是牛顿运动定律，牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就。2．狭义相对论阐述物体以接近光的速度运动时所遵从的规律。3．在经典力学中，物体的质量是不变的，而狭义相对论指出，质量要随物体运动速度的增大而增大，两者在速度远小于光速的条件下是统一的。4．经典力学认为位移和时间的测量与参考系无关，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参考系有关。【要点归纳】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

2、、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理．对于高速运动问题

3、，经典力学已不再适用，需要用相对论知识来处理．★特别提醒(1)狭义相对论中，物体在静止时质量最小，随着运动速度的增加，它的质量也在不断变大，对于高速运动物体，牛顿定律已不再适用。(2)根据相对论的质速关系，若某物体的运动速度达到光速c，它的质量应是无穷大，这显然不符合事实，光速c是所有物体的最大速度。※知识点二、从宏观到微观1．电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律有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：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。★从宏观世界到微观世

4、界1．宏观世界粒子的运动特点粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。2．微观粒子的运动特点就单个粒子来说，运动没有确定的运动轨迹，微观粒子既有粒子性，又有波动性。3．适用范围经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。※知识点三、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，牛顿引力理论不再适用。当物体的运动速度远小于光速c(3×108m/s)时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别，当另一个重要常数即“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别。★从弱引力到强引力1．

5、经典力学与行星轨道的矛盾按牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合的很好。2．适用范围经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。★比较项经典力学相对论、量子力学形成时期物理学形成的初期阶段，受历史发展限制，理论较肤浅、片面形成于物理学充分发展的现代，理论较完善、科学适用范围低速运动、宏观世界，弱引力作用任何情况都适用速度对质量的影响物体的质量不随其速度的变化而变化物体的质量随其速度的增加而变大引力规律牛顿的万有引力定律认为物体间的引

6、力符合“平方反比”规律爱因斯坦引力理论认为物体间的引力不完全符合“平方反比”规律★特别提醒经典力学与相对论、量子力学的关系1．两种理论是历史发展的不同产物我们对自然界的认识过程都是从肤浅到深刻，从片面到全面，一步步深入，一步步完善的，所以理论的完善也需要一个过程，在历史发展的不同阶段，人类建立了经典力学和相对论、量子力学两套物理学理论．经典力学理论不可能穷尽一切真理，必有其局限性，现在可认为经典力学理论是狭义相对论和量子理论的特例．2．两种理论的适用范围不同经典力学理论适用于弱引力作用下，低速运动的宏观物体．而它在强引力作用下，或高速运动或微观世界不适用．近期建立的相对论原理及量子力学是一种

7、全新的时空与引力理论，它并没有否定经典力学理论，是在经典力学基础上加以完善，适用范围更广、更全面．