高中物理 第六章 万有引力与航天 第六节 经典力学的局限性课堂探究学案.pdfVIP

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第六节经典力学的局限性

课堂探究

探究一经典力学与相对论、量子理论的比较

问题导引

如图为设在美国伊利诺伊州费米实验室的圆形粒子加速器(或称同步回旋加速器)，电子

经加速器加速后，能量可达到100GeV，电子速度达到0.999999999987倍的光速。这时

经典力学的规律还适用吗？

提示：经典力学在低速运动的广阔领域(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，但在高速领域不再适用。

名师精讲

1．经典力学适用于低速运动的物体，不适用于高速(接近光速)运动的物体，狭义相对

论阐述物体在以接近光的速度运动时所遵从的规律。

2．经典力学适用于宏观世界，一般不适用于微观粒子，而量子力学则能够正确描述微

观粒子的运动规律。

3．在弱引力的情况下，牛顿万有引力定律与实验结果符合的很好，而在强引力的情况

下，万有引力定律不再适用。而爱因斯坦的广义相对论则能够解释强引力情况下的作用规律。

4．相对论和量子力学并没有否定经典力学，经典力学是二者在一定条件下的特殊情形。

警示经典力学的适用范围是宏观，低速，弱引力等，但对于微观、高速、强引力问题

却不适用。量子力学则能够正确描述微观粒子的运动规律，而高速、强引力问题则要用相对

论去解释。

【例1】(多选)关于经典力学和狭义相对论，以下说法中正确的是()

A．经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动(速度接近真空中的光速)

B．狭义相对论只适用于高速运动(速度接近真空中的光速)，不适用于低速运动

C．经典力学既适用于低速运动，也适用于高速运动(速度接近真空中的光速)

D．狭义相对论既适用于高速运动(速度接近真空中的光速)，也适用于低速运动

解析：狭义相对论既适用于高速运动的物体，也适用于低速运动的物体，经典力学是狭

义相对论在一定条件下的特殊情形，只适用于低速运动的物体。

答案：AD

1

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题后反思要比较经典力学和相对论的区别，关键不但要知道各自的适用范围，还要区

分开两个速度：速度远小于真空中光速的，称为低速；速度接近于真空中光速的，称为高速。

探究二从低速到高速引起的变化

问题导引

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m0

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＝，其中

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