第6节 经典力学的局限性

{课前感知}

1．经典力学认为，物体的质量与物体的运动状态 ；而狭义相对沦认为，物体的质量随着它的速度的增大而 ，若一个物体静止时的质量为m_0，则当它以速度v运动时，共质量m= 。

2．每一个天体都有一个引力半径，半径的大小由 决定；只要天体实际半径 它们的引力半径，那么由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异 。但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异 。

{即讲即练}

【典题例释】 【我行我秀】 【例1】20世纪以来，人们发现了一些事实，而经典力学却无法解释，经典力学只适用于解决物体的 问题，不能用来处理 运动问题，只适用于 物体，一般不适用于 粒子。这说明人们对客观事物的具体认识在广度上是有 的，人们应当 。

【思路分析】人们对客观世界的认识要受到他所处的时代客观条件和科学水平的制约，所以人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律。

【答案】低速运动 高速 宏观 微观 局限性

不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律

【类题总结】历史的科学成就不会被新的科学成就所否定，它只能是新的科学在一定条件下的特殊情形

【例2】继哥白尼提出"太阳中心说"、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在世人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了牛顿的经典力学，创立了相对论，这说明 ( )

A.世界无限扩大，人不可能认识世界，只能认识世界的一部分

B.人的意识具有能动性，能够正确地反映客观世界

C.人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化

D.每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识

【思路分析】发现总是来自于认识过程，观点总是为解释发现而提出的，主动认识世界，积极思考问题，追求解决(解释)问题，这是科学研究的基本轨迹。爱因斯坦的相对理论是对牛顿力学的理论的发展和深化，但也有人正在向爱因斯坦理论挑战

【答案】BC

【类题总结】一切科学的发现都是人们主动认识世界的结果，而每个人的研究又都是建立在前人研究的基础上，通过自己的努力去发展和提高。爱因斯坦的相对论理论并没有否定牛顿力学的理论，而是把它看成是在一定条件下的特殊情形。

【例3】一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v=6×10^6 m/s..问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？

【思路分析】根据爱因斯坦的狭义相对论m=m_0/√(1-v^2/c^2 )得运动后质量增大了。

m=m_0/√(1-v^2/c^2 )=m_0/√(1-(6^2×10^(6×2))/(3^2×10^(8×2) ))=1.0002m_0.

所以改变的百分比为(m-m_0)/m_0 ×100%=0.02% .

【答案】增大了 0.02%

【类题总结】在这种情况下，由于质量改变很小，可以忽略质量的改变，经典力学理论仍然适用，而宏观物体的运动速度一般都很小(相比于光速)，所以经典力学解决宏观物体的动力学问题是适用的。 1. 19世纪末和20世纪以来，物理学的研究深入到 ，发现 、 、 等微观粒子不仅有、 ，而且有 ，它们的运动规律不能用经典力学来说明。

2. 下列说法正确的是 ( )

A.经典力学能够说明微观粒子的规律性

B.经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的问题

C.相对论与量了力学的出现，表示经典力学已失去意义

D.对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用

3.对于公式m=m_0/√(1-v^2/c^2 )，下列说法中正确的是（ ）

A.式中的m_0是物体以速度V运动时的质量

B.当物体的运动速度v>0时，物体的质量为m>m0，即物体质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的

C.当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动

D.通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化