經(jīng)典力學(xué)的局限性

6.6經(jīng)典力學(xué)的局限性重大成就時(shí)間阿基米德發(fā)現(xiàn)浮力定律公元前三世紀(jì)開普勒發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)定律1609，1619伽利略闡明了運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理1632伽利略發(fā)現(xiàn)了自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、慣性原理1638帕斯卡發(fā)現(xiàn)帕斯卡原理1653馬德堡半球?qū)嶒?yàn)：驗(yàn)證大氣壓力1663發(fā)現(xiàn)胡克定律——彈簧彈力和形變的關(guān)系1678牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，闡明了運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律1687一.經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程亞里士多德伽利略笛卡爾惠更斯牛頓主要科學(xué)研究方法觀察、思維、推理觀察實(shí)驗(yàn)、假設(shè)、數(shù)學(xué)推理三者相結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察、數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)推理歸納與演繹、綜合與分析、實(shí)驗(yàn)觀察力學(xué)方面的主要成就兩個(gè)反面結(jié)論：①力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。②重物體比輕物體下落得快。①自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。②力學(xué)相對(duì)性原理?！墩軐W(xué)原理》第二章以第一和第二自然定律的形式比較完整地第一次表述了慣性定律①制成了世界上第一架計(jì)時(shí)擺鐘。②測(cè)量出重力加速度的值。①三大運(yùn)動(dòng)定律。②萬(wàn)有引力定律。下列科學(xué)家對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)牛頓伽利略、第谷哥白尼、亞里士多德笛卡爾、胡克、哈雷等牛頓說：如果說我看得遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟?。?jīng)典力學(xué)金字塔的建立開普勒光速同時(shí)時(shí)間與空間質(zhì)量經(jīng)典時(shí)空觀狹義相對(duì)論時(shí)空觀相對(duì)的絕對(duì)的（不變）絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，不變的相對(duì)的與運(yùn)動(dòng)有關(guān)，相對(duì)的隨速度增大而增大二、經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀三、經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍

⑴只適用于低速運(yùn)動(dòng)（v<<c），不適用于高速運(yùn)動(dòng)。⑵只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。⑶只適用于弱引力情況，不適用于強(qiáng)引力情況。

——經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只能用于宏觀、低速（與光速相比）、弱引力的情形，且只在慣性參考系中成立。阿爾伯特·愛因斯坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論倫琴發(fā)現(xiàn)X射線湯姆生發(fā)現(xiàn)電子貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射線普朗克創(chuàng)立量子力學(xué)

(1)高速的概念

所謂高速，就是指運(yùn)動(dòng)速度接近于真空中的光速。

(2)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的，而狹義相對(duì)論指出，質(zhì)量要隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大。即

(3)經(jīng)典力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)。四、從低速到高速——狹義相對(duì)論(1)宏觀世界粒子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：粒子具有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用牛頓力學(xué)可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位置。(2)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：就單個(gè)粒子來(lái)說，其運(yùn)動(dòng)沒有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，微觀粒子既有粒子性，又有波動(dòng)性。(3)經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀世界不適用于微觀世界。五、從宏觀到微觀——量子力學(xué)

(1)經(jīng)典力學(xué)與行星軌道的矛盾按牛頓的萬(wàn)有引力理論，行星應(yīng)該沿著一些橢圓或圓做周期性運(yùn)動(dòng)，而天文觀測(cè)表明，行星的軌道并不是嚴(yán)格閉合的，它們的近日點(diǎn)在不斷地旋進(jìn)，如水星的運(yùn)動(dòng)。實(shí)際觀測(cè)到的水星的運(yùn)動(dòng)情況與愛因斯坦廣義相對(duì)論的計(jì)算結(jié)果吻合的很好。

(2)經(jīng)典力學(xué)只適用于弱引力，而不適用于強(qiáng)引力。六、從弱引力到強(qiáng)引力——廣義相對(duì)論和引力理論B1.在狹義相對(duì)論中，下列有關(guān)物體的質(zhì)量與速度的關(guān)系的說法,正確的是（）A．物體的質(zhì)量與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)B．物體的質(zhì)量隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大C．物體的質(zhì)量隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而減小D．當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于零2.關(guān)于經(jīng)典力學(xué)、狹義相對(duì)論和量子力學(xué)，下面說法中正確的是(

)A．狹義相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)立、互不相容的兩種理論B．在物體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律服從狹義相對(duì)論理論，在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)服從牛頓定律C．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，量子力學(xué)適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)D．不論是宏觀物體，還是微觀粒子，經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)都是適用的BC3.牛頓定律能適用于下列哪些情況（）A.研究原子中電子的運(yùn)動(dòng)B.研究“神州”五號(hào)的高速發(fā)射C.研究地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)D.研究飛機(jī)從深圳飛往北京的航線BCD知識(shí)框架12．(2019·寧波市學(xué)考模擬)太陽(yáng)系中有兩顆行星，它們繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期之比為8∶1，則兩行星的公轉(zhuǎn)速度大小之比為(

)A．2∶1 B．4∶1C．1∶2 D．1∶4答案C15．(2019·臺(tái)州市聯(lián)誼五校高一下期中)我國(guó)第二顆月球探測(cè)衛(wèi)星“嫦娥二號(hào)”已于2010年10月1日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空．假設(shè)該衛(wèi)星的繞月軌道是圓形的，且距離月球表面高度為h，并已知該衛(wèi)星的運(yùn)行周期為T，月球的直徑為d，萬(wàn)有引力常量為G.求：(1)“嫦娥二號(hào)”在繞月軌道上運(yùn)行的線速度大?。?2)月球的質(zhì)量；(3)月球表面的重力加速度大小．9.a、b、c、d是在地球大氣層外的圓形軌道上運(yùn)行的四顆人造衛(wèi)星．其中a、c的軌道相交于P，b、d在同一個(gè)圓軌道上，b、c軌道在同一平面上．某時(shí)刻四顆衛(wèi)星的運(yùn)行方向及位置如圖2所示，下列說法中正確的是(

)

A．a(chǎn)、c的加速度大小相等，且大于b的加速度B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度C．a(chǎn)、c的線速度大小相等，且小于d的線速度D．a(chǎn)、c存在在P點(diǎn)相撞的危險(xiǎn)答案A解析由G＝m＝mω2r＝mr＝man可知，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，A正確；因a、c軌道半徑相同，周期相同，由題圖可知當(dāng)c運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)與a不會(huì)相撞，以后也不可能相撞，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9.a、b、c、d是在地球大氣層外的圓形軌道上運(yùn)行的四顆人造衛(wèi)星．其中a、c的軌道相交于P，b、d在同一個(gè)圓軌道上，b、c軌道在同一平面上．某時(shí)刻四顆衛(wèi)星的運(yùn)行方向及位置如圖2所示，下列說法中正確的是(

)

A．a(chǎn)、c的加速度大小相等，且大于b的加速度B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度C．a(chǎn)、c的線速度大小相等，且小于d的線速度D．a(chǎn)、c存在在P點(diǎn)相撞的危險(xiǎn)【例3】2013年5月2日凌晨0時(shí)06分，我國(guó)“中星11號(hào)”通信衛(wèi)星發(fā)射成功．“中星11號(hào)”是一顆地球同步衛(wèi)星，它主要用于為亞太地區(qū)等區(qū)域用戶提供商業(yè)通信服務(wù)．如圖2為發(fā)射過程的示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再一次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是(

)圖2A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度D．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度小于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度答案

BD專題四“赤道上的物體”與“同步衛(wèi)星”以及“近地衛(wèi)星”的比較赤道上的物體、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星都近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)比較它們的向心加速度、線速度及角速度(或周期)時(shí)，要注意找出它們的共同點(diǎn)，然后再比較各物理量的大?。?．赤道上的物體與同步衛(wèi)星具有相同的角速度和周期，由v＝ωr和a＝ω2r可分別判斷線速度，向心加速度的關(guān)系．【例2】如圖1所示，a為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，b為近地圓軌道衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星．三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同．三顆衛(wèi)星的線速度分別為va、vb、vc，角速度分別為ωa、ω