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1、第6章 經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 6 .1經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性 自主閱讀 自我檢測一、一座永垂不朽的紀(jì)念碑1.自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理的產(chǎn)生英國科學(xué)家牛頓的代表作,出版于1687年。2.自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理介紹全書共分兩個部分。第一部分是“定義和注釋”“運(yùn)動的基本原理”。第二部分是定律的應(yīng)用,其內(nèi)容包括:萬有引力定律和行星運(yùn)動;流體力學(xué)的開創(chuàng)性研究;天體力學(xué)和宇宙系統(tǒng)的開拓性研究(行星的運(yùn)動、衛(wèi)星的運(yùn)動、地面上的落體運(yùn)動、拋體運(yùn)動、彗星軌道、歲差以及潮汐現(xiàn)象等)。全書貫穿了牛頓和萊布尼茨分別獨(dú)立發(fā)明的數(shù)學(xué)方法微積分。它在科學(xué)史上占有非常重要的地位,因?yàn)樗鼧?biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的建立。 自主閱讀 自我檢測二、經(jīng)
2、典力學(xué)的巨大成就1.把天體運(yùn)動與地上物體的運(yùn)動統(tǒng)一起來了。2.由經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來了天體力學(xué)、材料力學(xué)。3.力學(xué)與熱學(xué)結(jié)合引發(fā)了第一次工業(yè)革命。4.經(jīng)典力學(xué)是航天的理論基礎(chǔ)。三、經(jīng)典力學(xué)方法論的意義經(jīng)典力學(xué)的研究方法以伽利略和牛頓最為典型。伽利略:理想實(shí)驗(yàn)法。牛頓:歸納演繹法,建立理論體系。 自主閱讀 自我檢測四、經(jīng)典力學(xué)的局限性1.經(jīng)典力學(xué)對時間和空間的認(rèn)識(1)把一切自然現(xiàn)象都?xì)w結(jié)為機(jī)械決定論。(2)把時間、空間割裂開來,認(rèn)為它們與物質(zhì)運(yùn)動無關(guān)。2.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍(1)只適用于低速運(yùn)動,不適用于高速運(yùn)動。(2)只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界。(3)只適用于弱引力環(huán)境,不適用于強(qiáng)
3、引力環(huán)境。3.經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律和觀點(diǎn)在微觀與高速領(lǐng)域不能適用,是否說明經(jīng)典力學(xué)是錯誤的,毫無價值的?提示:不是。經(jīng)典力學(xué)有其局限性。但在宏觀低速中還存在著廣泛應(yīng)用。 自主閱讀 自我檢測1.正誤辨析(1)經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動定律。 ()(2)經(jīng)典力學(xué)對航空、航天技術(shù)有重要意義。 ()(3)經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動,不適用于高速運(yùn)動。 ()(4)經(jīng)典力學(xué)應(yīng)用廣泛,適用于一切運(yùn)動。 ()(5)經(jīng)典力學(xué)中把時間和空間割裂開來,認(rèn)為它們與物質(zhì)運(yùn)動無關(guān)。 ()答案:(1)(2)(3)(4)(5) 自主閱讀 自我檢測2.關(guān)于牛頓力學(xué)的適用范圍,下列說法正確的是()A.宏觀高速問題B.微觀低速問題C.宏觀低速
4、問題D.微觀高速問題解析:經(jīng)典力學(xué)局限于運(yùn)動速率遠(yuǎn)小于真空中光速的宏觀物體,對高速運(yùn)動的物體和微觀粒子不適用,所以只有C正確。答案:C3.一列火車的速度是10 m /s,一個人在車上相對于車以8 m /s的速度向前跑,那么他相對于地面的速度為18 m /s。若火車的速度為0.9c(c為光速),人相對于車以0.5c的速度向前跑。還能用牛頓的經(jīng)典力學(xué)去研究火車和人的運(yùn)動規(guī)律嗎?答案:不能用。經(jīng)典力學(xué)不適用于高速(接近光速)運(yùn)動的物體。 問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二經(jīng)典力學(xué)的成就經(jīng)典力學(xué)的成就巨大,適用范圍廣泛,試討論一下到底有哪些巨大貢獻(xiàn)呢?要點(diǎn)提示:經(jīng)典力學(xué)對地上與天上的運(yùn)動都有作
5、用,對航天、運(yùn)動學(xué)、天體力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等都有貢獻(xiàn)。 問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二1.經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)通常指以牛頓三大定律為核心的矢量力學(xué),有時也泛指描述低速宏觀物體機(jī)械運(yùn)動的經(jīng)典力學(xué)體系。2.經(jīng)典力學(xué)的偉大成就自從17世紀(jì)以來,以牛頓運(yùn)動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)不斷發(fā)展,取得了巨大的成就。經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。經(jīng)典力學(xué)和天文學(xué)相結(jié)合,建立了天體力學(xué);經(jīng)典力學(xué)和工程實(shí)際相結(jié)合,建立了各種應(yīng)用力學(xué),如水力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等。從行星的運(yùn)動到地面上各種物體的運(yùn)動;從大氣的流動到地殼的變動;從設(shè)計(jì)各種機(jī)械到攔河筑壩、修建橋梁和高樓大廈;從人力車、馬車的運(yùn)動
6、到汽車、火車、飛機(jī)等現(xiàn)代交通工具的運(yùn)動;從拋出石塊到發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星和航天飛機(jī)所有這些關(guān) 于宏觀物體的運(yùn)動問題,都服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律。 問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二3.經(jīng)典力學(xué)的建立首次明確了一切自然科學(xué)理論應(yīng)有的基本特征,這標(biāo)志著近代理論自然科學(xué)的誕生,也成為其他各門自然科學(xué)的典范。牛頓運(yùn)用歸納與演繹、綜合與分析的方法極其明晰地得出了完善的力學(xué)體系,被后人稱為科學(xué)美的典范,顯示出物理學(xué)家在研究物理時,都傾向于選擇和諧與自治的體系,追求最簡潔、最理想的形式。但是,牛頓運(yùn)動定律和一切物理定律一樣,也有它的適用范圍。 問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二【例1】(多選)關(guān)于經(jīng)
7、典力學(xué)的偉大成就,下列論述正確的是()A.經(jīng)典力學(xué)第一次實(shí)現(xiàn)了對自然界認(rèn)識的理論大綜合B.經(jīng)典力學(xué)第一次預(yù)言了宇宙中黑洞的存在C.經(jīng)典力學(xué)第一次向人們展示了時間的相對性D.人們借助于經(jīng)典力學(xué)中的研究方法,建立了完整的經(jīng)典物理學(xué)體系 問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二解析:經(jīng)典力學(xué)把天上物體和地面上物體的運(yùn)動統(tǒng)一起來,從力學(xué)上證明了自然界的多樣性的統(tǒng)一,第一次實(shí)現(xiàn)了人類對自然界認(rèn)識的理論大綜合。在研究方法上,人們把經(jīng)典力學(xué)中行之有效的實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法推廣到物理學(xué)的各個分支上,相繼建立了熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等,形成了完整的經(jīng)典物理學(xué)體系。綜上所述,應(yīng)選A、D。答案:AD規(guī)律方法人
8、類對客觀世界的認(rèn)識經(jīng)歷了艱辛而復(fù)雜的過程,新理論的建立往往以原有理論為基礎(chǔ),而不是完全推翻或否定。 問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二變式訓(xùn)練1(多選)下列有關(guān)伽利略在經(jīng)典力學(xué)中的貢獻(xiàn)的敘述正確的是()A.伽利略對運(yùn)動進(jìn)行了描述和分類,對自由落體運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行了探索,得到了慣性原理,研究了拋體運(yùn)動的軌跡B.伽利略提出了運(yùn)動的相對性原理,開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)科學(xué)C.伽利略的研究,無論是在動力學(xué)的基本原理上,還是在動力學(xué)的研究方法上,都做出了奠基性的重要貢獻(xiàn)D.伽利略發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律答案:ABC 知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析經(jīng)典力學(xué)的局限性19世紀(jì)末和20世紀(jì)初,物理學(xué)研究深入到微觀世
9、界,發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子,而且發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性,同時還具有波動性,它們的運(yùn)動規(guī)律能完全用經(jīng)典力學(xué)來解釋嗎?要點(diǎn)提示:不能。 知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析1.從低速到高速當(dāng)物體運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于真空中光速時,經(jīng)典力學(xué)處理這些運(yùn)動完全適用,物體的質(zhì)量不隨運(yùn)動狀態(tài)改變。而根據(jù)狹義相對論的觀點(diǎn),質(zhì)量要隨著物體運(yùn)動速度的增大而增大。若物體的速度接近光速,物體的質(zhì)量增大比較顯著,不能忽略,經(jīng)典力學(xué)不再適用。2.由宏觀到微觀19世紀(jì)末和20世紀(jì)初,物理學(xué)研究深入到微觀世界,發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子,而且發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性,同時還具有波動性,它們的運(yùn)動規(guī)律在很多情況下不
10、能用經(jīng)典力學(xué)來說明。這說明經(jīng)典力學(xué)一般不適用于微觀粒子。 知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析【例2】對于經(jīng)典力學(xué)理論,下述說法正確的是()A.由于相對論、量子論的提出,經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)失去了它的意義B.經(jīng)典力學(xué)在今天廣泛應(yīng)用,它的正確性無可懷疑,仍是普遍適用的C.經(jīng)典力學(xué)在歷史上起了巨大的作用,隨著物理學(xué)的發(fā)展而逐漸過時,成為一種古老的理論D.經(jīng)典力學(xué)在宏觀低速運(yùn)動中,引力不太大時適用解析:經(jīng)典力學(xué)和其他任何理論一樣,有其自身的局限性和適用范圍,但對于低速宏觀物體的運(yùn)動,經(jīng)典力學(xué)仍然適用,并仍將在它適用范圍內(nèi)大放異彩,所以D正確。答案:D 知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析規(guī)律方法
11、經(jīng)典力學(xué)與相對論、量子力學(xué)并不矛盾,相對論、量子力學(xué)也沒有否定經(jīng)典力學(xué)。經(jīng)典力學(xué)是相對論、量子力學(xué)在低速、宏觀、弱引力作用條件下的特殊情況。 知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識歸納典例剖析變式訓(xùn)練2(多選)關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的局限性,下列說法正確的是()A.經(jīng)典力學(xué)沒有局限性B.經(jīng)典力學(xué)的應(yīng)用受到物體運(yùn)動速度的限制,當(dāng)物體運(yùn)動的速度接近于真空中的光速時,經(jīng)典力學(xué)就不適用了C.經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象D.經(jīng)典力學(xué)的時間和空間分離的觀點(diǎn)不對解析:經(jīng)典力學(xué)僅適用于宏觀、低速運(yùn)動的物體,當(dāng)物體運(yùn)動的速度接近于真空中的光速時,經(jīng)典力學(xué)就不再適用了,A錯,B對;經(jīng)典力學(xué)無法解釋微觀領(lǐng)域中
12、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象,C、D對。答案:BCD 1 2 3 41.(多選)下列服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的是()A.自行車、汽車、火車、飛機(jī)等交通工具的運(yùn)動B.發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船C.物體運(yùn)動的速率接近于真空中的光速D.能量的不連續(xù)現(xiàn)象解析:經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運(yùn)動的物體,所以A、B正確,C錯誤;能量的不連續(xù)現(xiàn)象涉及量子論,不適合用經(jīng)典力學(xué)來解釋,所以D錯誤。答案:AB 1 2 3 42.17世紀(jì)末,采用歸納與演繹、綜合與分析的方法,建立了完整的經(jīng)典力學(xué)體系,使物理學(xué)從此成為一門成熟的自然科學(xué)的科學(xué)家是()A.牛頓B.開普勒C.笛卡兒D.伽利略解析:牛頓是經(jīng)典力學(xué)理論體系的建立者,牛頓
13、定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)。答案:A 1 2 3 43.關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的局限性,下列說法正確的是()A.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀低速運(yùn)動的物體B.由于經(jīng)典力學(xué)有局限性,所以一般力學(xué)問題都用相對論力學(xué)來解決C.火車提速后,有關(guān)速度問題不能用經(jīng)典力學(xué)來處理D.經(jīng)典力學(xué)只適用于像地球和太陽那樣大的宏觀物體解析:經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速的物體,A項(xiàng)正確;經(jīng)典力學(xué)雖然有局限性,但對于宏觀、低速的力學(xué)問題可以應(yīng)用力學(xué)的規(guī)律求解,B項(xiàng)錯誤;火車提速后,火車的速度相對于光速而言仍屬于低速運(yùn)動,可以用經(jīng)典力學(xué)來處理,C項(xiàng)錯誤;并非體積很大的物體才能看成宏觀物體,D項(xiàng)錯誤。答案:A 1 2 3 44.(多選)下列說法正確的是()A.經(jīng)典力學(xué)是以牛頓的三大定律為基礎(chǔ)的B.經(jīng)典力學(xué)在任何情況下都適用C.當(dāng)物體的速度接近光速時,經(jīng)典力學(xué)就不適用了D.相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn),使經(jīng)典力學(xué)失去了意義解析:牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),A正確。經(jīng)典力學(xué)只適用于低速宏觀的物體,B錯誤,C正確。相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn),并沒有否定經(jīng)典力學(xué),只是說經(jīng)典力學(xué)有一定的適用范圍,D錯誤。答案:AC
2018秋滬科版高中物理必修2課件：6.1 經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性
