§7.6 经典力学的局限性

§7.6  经典力学的局限性

【学习目标】

1.       知道经典力学的正确性与局限性。

2.       知道经典力学的适用范围。

3.       了解相对论、量子力学的正确性。

4.       掌握狭义相对论中物体质量与速度的关系。

【知识梳理】

1.从低速到高速

在经典力学中，物体的质量是_____________（填变化特点）；在狭义相对论中，物体的质量是_____________（填变化特点），用公式表示为_____________；二者在_____________条件下是统一的。

2.时间与空间

（1）物体运动的特征就是它的位置随时间而发生变化，生活经验告诉我们：

①空间就像_____________；它给物体的运动提供一个_____________，它对物体的运动本身_____________。也就是说，空间是_____________而存在的。

②时间就像_____________；它计量着物体_____________，而任何物体_____________。也就是说，时间是____________而存在的。

（2）爱因斯坦所提出的时空观认为，在研究物体的_____________，即速度_____________时，物体的长度（即物体所占有的空间）以及物理过程、化学过程，甚至生命过程的持续时间，都_____________。

3.从宏观到微观

经典力学能够很精确地描述宏观物体的运动规律，但对微观粒子的波粒二象性无能为力，_____________能够正确地描述微观粒子运动的规律性。

以上事实说明，经典力学的适用范围：_____________。

4.从弱引力到强引力

相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的_____________。

【小试身手】

1.下列说法中正确的是（   ）

A．经典力学适用于任何情况下的任何物体

B．狭义相对论否定了经典力学

C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性

D．万有引力定律也适用于强相互作用力

2.经典力学不能适用下列哪些运动（   ）

A．火箭的发射                   B．宇宙飞船绕地球的运动

C．“勇气号”宇宙探测器          D．微观粒子的波动性

3.对于下列说法正确的是（   ）

A．经典力学的质量是不变的

B．经典力学的时间和空间是独立于物体运动的

C．万有引力定律适用于强作用力

D．物体的速度可以是任意值

4.下列说法正确的是（   ）

A．微观粒子的运动速度超过光速，因此经典力学不适用

B．微观粒子的质量是不确定的，因此经典力学不适用

C．微观粒子具有波粒二象性，因此经典力学不适用

D．量子力学仅适用于微观粒子的运动

【基础训练】

例   地球以C=3×10⁴m/s的速度绕太阳公转，它的质量是静止质量的多少倍？当一个物体以v＝0.8C的速度运动时，它的质量是静止质量的多少倍？

解 ：  由 得

地球绕太阳运转的动质量

当v＝0.8C时，动质量

5.经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指（   ）

A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域    

B．地球表面上的物质世界

C．人眼能看到的物质世界        

 D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界

6.关于经典力学和量子力学，下面说法中正确的是（   ）

A．不论是对宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的

B．量子力学适用于宏观物体的运动；经典力学适用于微观粒子的运动

C．经典力学适用于宏观物体的运动；量子力学适用于微观粒子的运动

D．上述说法都是错误的

7.日常生活我们并没发现物体的质量随物体的运动的速度变化而变化，其原因是（   ）

A．运动中物体无法称量质量

B．物体的速度远小于光速，质量变化极小

C．物体的质量太大

D．物体的质量不随速度的变化而变化

8.以下说法正确的是（   ）

A．经典力学理论普遍适用，大到天体，小到微观粒子均适用

B．经典力学理论的成立具有一定的局限性

C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变

D．相对论与量子力学否定了经典力学理论

9.已知电子的静止质量为m_e，真空中的光速为c。现有一个观察者测出电子的质量为2m_e,则电子的速度为多大？

10.如果真空中的光速为c＝3×10⁸m/s，当一个物体的运动速度为v₁＝2.4×10⁸ m/s时，质量为3kg，当它的速度为v₂＝1.8×10⁸m/s时，质量为多少？

【名师小结】

1.       以牛顿运动定律为基础的经典力学有其局限性，经典力学适用于低速运动的物体，不适用于高速运动的物体。

2.       经典力学适用于宏观世界弱作用力问题，不适用于微观世界强作用力问题。

第六节  经典力学的局限性

详解：

10.分析：根据狭义相对论：

由题意知：

所以     ;所以