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高中物理第六章万有引力与航天6.6经典力学的局限性导学案必修2--第1页

第6节经典力学的局限性

[学习目标]：

1.了解经典力学的发展历程和伟大成就.

2.认识经典力学的局限性和适用范围.

3.初步了解微观和高速世界中的奇妙现象

4.知道相对论、量子力学和经典力学的关系.

[学习过程]：

任务一：阅读课本P48的1-3段，说出经典力学的成就

答案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、弱引力的广阔区

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.牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地面上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第

一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃.

任务二：阅读课本P48-50的“从低速到高速”内容，思考并小组讨论下面的问题：

1.在经典力学和狭义相对论中，物体的质量有何不同？

2.在经典力学和狭义相对论中，位移和时间的测量结果在不同参考系中有何区别？

答案1.在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变，而在狭义相对论中，质量要随着物体运

动速度的增大而增大.

2.在经典力学中，同一过程的位移和时间的测量结果在不同参考系中是相同的；在狭义相对论中，同一过

程的位移和时间的测量结果在不同参考系中是不同的.

[教师概括]

1.低速与高速的概念

(1)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皆为低速

运动物体.

(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，物体的质量不随运动状态的改变而改变.

m

(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＝0，其中m是物体静止

0

v2

1－

c2

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，质量的测量结果是与运动状态

密切相关的.

3.速度对物理规律的影响

(1)经典力学认为位移和时间的测量结果都与参考系无关.相对论认为，同一过程的位移和时间的测量与参

考系有关，在不同的参考系中是不同的.

(2)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，经典力学已不再适用，需要用

1

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相对论知识来处理.

任务三：阅读课本P50的“从宏观到微观”内容，写出经典力学的适用范围是什么？

答案适用于宏观世界、低速运动.

[教师概括]

1.在经典力学中，物体的粒子性和波动性是对立的、不相容的，而电子、质子、中子等微观粒子不仅具有

粒子性同时还具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学来说明，量子力学能很好地描述微观粒子的运

动规律.

2.相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义.

它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于宏观世界，不适用于微观世界，只适用于低速运

动，不适用于高速运动.

任务四：阅读课本P50-51的“从弱引力到强引力”内容，思考并小组讨论下面的问题：

1.经典力学与行星轨道的矛盾是什么？

答案