6.6經(jīng)典力學(xué)的局限性

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1、6 經(jīng) 典 力 學(xué) 的 局 限 性第 六 章 萬(wàn) 有 引 力 與 航 天 1.知 道 牛 頓 運(yùn) 動(dòng) 定 律 的 適 用 范 圍 。 2.了 解 經(jīng) 典 力 學(xué) 在 科 學(xué) 研 究 和 生 產(chǎn) 技 術(shù) 中 的 廣 泛 應(yīng) 用 。3.知 道 質(zhì) 量 與 速 度 的 關(guān) 系 ， 知 道 高 速 運(yùn) 動(dòng) 中 必 須 考 慮速 度 隨 時(shí) 間 的 變 化 。 閱 讀 教 材 ， 思 考 下 列 問(wèn) 題 ：1、 經(jīng) 典 力 學(xué) 有 哪 些 巨 大 成 就 ？ 你 怎 樣 體 會(huì) 經(jīng) 典 力 學(xué) 的 作 用 ？2、 經(jīng) 典 力 學(xué) 是 絕 對(duì) 真 理 嗎 ？3、 在 高 速 世 界 中 有 哪 些 奇 妙

2、 現(xiàn) 象 ？ 我 們 要 樹 立 怎 樣 的 時(shí) 空 觀 念 ？4、 在 微 觀 世 界 中 有 哪 些 奇 妙 現(xiàn) 象 ？ 用 什 么 觀 點(diǎn) 來(lái) 看 待 微 觀 世 界 ？5、 在 強(qiáng) 引 力 時(shí) ， 有 哪 些 奇 妙 現(xiàn) 象 ？6、 綜 上 所 述 ， 牛 頓 力 學(xué) 的 適 用 條 件 是 什 么 ？ 量 子 力 學(xué) 、 相 對(duì) 論 ？ 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

3、 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 實(shí) 驗(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 和 巨 大 成 就 亞 里 士 多 德 伽 利 略 笛 卡 爾 惠 更 斯 牛 頓主 要科 學(xué)研 究方 法力 學(xué)方 面的 主要 成就（ 1） 請(qǐng) 分 析 比 較 下 列 科 學(xué) 家 對(duì) 經(jīng) 典 力 學(xué) 的 貢

4、 獻(xiàn)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 察兩 個(gè) 反 面 結(jié)論 ： 力 是 維持 物 體 運(yùn) 動(dòng) 的原 因 。 重 物體 比 輕 物 體 下落 得 快 。 自 由 落 體運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 。 力 學(xué) 相 對(duì)性 原 理 。 慣 性 定 律 制 成 了 世界 上 第 一 架計(jì) 時(shí) 擺 鐘 。 測(cè) 量 出 重力 加 速 度 的值 。 三 大 運(yùn)動(dòng) 定 律 。 萬(wàn) 有 引力 定 律 。 實(shí) 現(xiàn) 了 人 類 對(duì) 自 然 界 認(rèn) 識(shí) 的 第

5、 一 次 理 論 大 綜 合 。 確 定 了 自 然 科 學(xué) 應(yīng) 有 的 基 本 特 征 。 將 “ 實(shí) 驗(yàn) 和 數(shù) 學(xué) ” 相 結(jié) 合 的 方 法 推 廣 到 物 理 學(xué) 的 各 個(gè) 分支 ， 形 成 了 完 整 的 經(jīng) 典 力 學(xué) 體 系 。（ 2） 經(jīng) 典 力 學(xué) 的 成 就 靜 力 學(xué) （ 描 述 靜 止 物 體 ） 運(yùn) 動(dòng) 學(xué) （ 描 述 物 體 運(yùn) 動(dòng) ） 動(dòng) 力 學(xué) （ 描 述 物 體 在 受 力 作 用 下 的 運(yùn) 動(dòng) ） 經(jīng) 典 力 學(xué)（ 牛 頓 力 學(xué) ）(3)經(jīng) 典 力 學(xué) 模 塊 分 類 牛 頓伽 利 略 、 第 谷哥 白 尼 、 亞 里 士 多 德笛 卡 爾 、 胡克

6、 、 哈 雷 等牛 頓 說(shuō) ： 如 果 說(shuō) 我 看 得 遠(yuǎn) ， 那 是 因 為 我 站 在 巨 人 的 肩 上 。經(jīng)典力學(xué)金字塔的建立開 普 勒 經(jīng) 典 力 學(xué) 的 基 礎(chǔ) 是 牛 頓 運(yùn) 動(dòng) 定 律 ， 萬(wàn) 有 引 力 定 律更 是 樹 立 了 人 們 對(duì) 牛 頓 物 理 學(xué) 的 尊 敬 。著 名 物 理 學(xué) 家 楊 振 寧 曾 贊頌 到 ： “ 如 果 一 定 要 舉 出某 個(gè) 人 、 某 一 天 作 為 近 代科 學(xué) 誕 生 的 標(biāo) 志 ， 我 選 牛頓 自 然 哲 學(xué) 的 數(shù) 學(xué) 原 理 在 1687年 出 版 的 那 一 天 。 ” 像 一 切 科 學(xué) 一 樣 ， 它 沒 有 也 不

7、 會(huì) 窮 盡 一 切 真 理 ，它 也 有 自 己 的 局 限 性 它 像 一 切 科 學(xué) 理 論 一 樣 ， 是 一部 “ 未 完 成 的 交 響 曲 ” 那 么 經(jīng) 典 力 學(xué) 在 什 么 范 圍 內(nèi)適 用 呢 ?有 怎 樣 的 局 限 性 呢 ? 一、從低速到高速 例 如 ： 在 一 個(gè) 無(wú) 限 大 的 光 滑 水 平 面上 ， 有 一 質(zhì) 量 為 m的 物 體 ， 在 一 個(gè) 水平 恒 力 F的 作 用 下 ， 從 靜 止 開 始 運(yùn) 動(dòng) 。根 據(jù) 牛 頓 第 二 定 律 可 知 物 體 將 以 加 速度 a=F/m做 勻 加 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) 。由 運(yùn) 動(dòng) 學(xué) 公 式 可 知 ：

8、物 體 的 速 度 v=at 推 理 ： 隨 著 時(shí) 間 的 推 移 ， 物 體 的 速 度 不 斷 增 大 ， 最 終 可 使 物體 獲 得 任 意 速 度 。 但 事 實(shí) 并 非 如 此 。 常 識(shí) 告 訴 我 們 ， 物 體 運(yùn) 動(dòng)速 度 是 有 極 限 的 ， 現(xiàn) 在 已 知 的 最 大 速 度 是 光 速 ， 且 現(xiàn) 在 也 無(wú) 法使 物 體 運(yùn) 動(dòng) 超 越 這 個(gè) 速 度 ， 這 是 經(jīng) 典 力 學(xué) 無(wú) 法 解 答 的 。 這 是 什么 原 因 造 成 的 呢 ？ 是 否 經(jīng) 典 力 學(xué) 的 錯(cuò) 誤 ？ Fm 阿 爾 伯 特 愛 因 斯 坦創(chuàng) 立 狹 義 相 對(duì) 論 第 一 次 ,

9、是 一 位 年 輕 的物 理 學(xué) 家 幾 乎 僅 靠 單 槍 匹 馬之 力 引 發(fā) 的 。 他 就 是 偉 大 的理 論 物 理 學(xué) 家 ， 阿 爾 伯特 愛 因 斯 坦 。 19世 紀(jì) 末 科學(xué) 家 們 發(fā) 現(xiàn) ,當(dāng) 研 究 有 關(guān) 光的 問(wèn) 題 時(shí) ,用 經(jīng) 典 物 理 的 理論 解 釋 一 些 相 關(guān) 現(xiàn) 象 ,就 會(huì)產(chǎn) 生 尖 銳 的 矛 盾 .為 了 解 決這 一 矛 盾 ,愛 因 斯 坦 于 1905年 提 出 了 狹 義 相 對(duì) 論 . 愛 因 斯 坦 在 狹 義 相 對(duì) 論 中 闡述 了 物 體 以 接 近 光 速 運(yùn) 動(dòng) 所 遵 循的 規(guī) 律 ， 得 出 了 一 些 不 同

10、與 經(jīng) 典力 學(xué) 的 觀 念 和 結(jié) 論 。1、 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 認(rèn) 為 ： 物 體 的質(zhì) 量 要 隨 物 體 運(yùn) 動(dòng) 速 度 的 增大 而 增 大 ， 即 0 221mm c= - v 例 如 ： (1)v 0.8c時(shí) ,物 體 的 質(zhì) 量 約 增 大 到 靜 止 質(zhì) 量的 1.7倍 ， 這 時(shí) 經(jīng) 典 力 學(xué) 就 不 再 適 用 了 (2)如 地 球 以 v 30km s的 速 度 繞 太 陽(yáng) 公 轉(zhuǎn)時(shí) ,它 的 質(zhì) 量 增 大 十 分 微 小 ,可 以 忽 略 不 計(jì) ,經(jīng) 典 力 學(xué)完 全

11、適 用 。 質(zhì) 速 關(guān) 系 說(shuō) 明 0 221mm c= - vm0為 靜 止 質(zhì) 量 ,m是 物 體 速 度 為 v時(shí) 的 質(zhì) 量 ,c是 真 空 中 的 光 速 2、 運(yùn) 動(dòng) 的 物 體 和 靜 止 的 物 體 相 比 不 僅 質(zhì) 量 變 了 ，而 且 沿 運(yùn) 動(dòng) 方 向 的 長(zhǎng) 度 和 時(shí) 間 都 要 變 化 ， 都 具有 相 對(duì) 性 。下 面 的 事 例 可 以 幫 助 我 們 理 解 相 對(duì) 論 1971年 8月 的 一 天 ， 一 名 前 蘇 聯(lián) 飛 行 員 例 行 飛 行 時(shí) ， 無(wú) 意 中“ 闖 入 ” 古 埃 及 ， 他 看 到 一 座 座 金 字 塔 剛 剛 奠 起 塔 基

12、 1982年 一 位 北 約 飛 行 員 在 一 次 飛 行 訓(xùn) 練 中 ， 視 野 里 竟 然 出現(xiàn) 了 數(shù) 百 只 恐 龍 ， 飛 機(jī) 竟 然 來(lái) 到 史 前 非 洲 大 陸 。 1970年 一 架 272客 機(jī) 在 飛 向 邁 阿 密 國(guó) 際 機(jī) 場(chǎng) 的 旅 途 中 ， 也 無(wú)故 “ 失 蹤 ” 了 10分 鐘 ， 10分 鐘 后 ， 客 機(jī) 又 在 原 來(lái) 的 地 方 出 現(xiàn) 。失 蹤 的 一 剎 那 ， 專 家 們 的 惟 一 的 解 釋 是 時(shí) 間 “ 靜 止 ” 不 動(dòng) 了20 1 cvll 2 .1 ( )t vc 1994年 初 ， 一 架 意 大 利 客 機(jī) 在 非 洲 海

13、 岸 上 空 飛行 。 突 然 ， 客 機(jī) 從 控 制 室 的 雷 達(dá) 屏 幕 上 消 失 了 。 正 當(dāng)?shù)?面 上 的 機(jī) 場(chǎng) 工 作 人 員 焦 急 萬(wàn) 分 之 際 ， 客 機(jī) 又 在 原 來(lái)的 空 域 出 現(xiàn) ， 雷 達(dá) 又 追 蹤 到 了 客 機(jī) 的 訊 號(hào) 。 最 后 ， 這 架 客 機(jī) 安 全 降 落 在 意 大 利 境 內(nèi) 的 機(jī) 場(chǎng) 。然 而 ， 客 機(jī) 上 的 機(jī) 組 人 員 和 315名 乘 客 ， 并 不 知 道 他們 曾 經(jīng) 失 蹤 過(guò) 。 機(jī) 長(zhǎng) 巴 達(dá) 里 疑 惑 不 解 地 說(shuō) ： 我 們 的 班 機(jī) 由 馬 尼 拉起 飛 后 ， 一 直 都 很 平 穩(wěn) ， 沒

14、有 任 何 意 外 發(fā) 生 ， 但 控 制室 竟 說(shuō) 失 去 班 機(jī) 的 蹤 影 ， 實(shí) 在 有 點(diǎn) 不 尋 常 。 不 過(guò) ， 事 實(shí) 卻 不 容 爭(zhēng) 辨 ： 到 達(dá) 機(jī) 場(chǎng) 時(shí) ， 每 個(gè) 乘 客的 手 表 都 慢 了 20分 鐘 。 時(shí) 間 和 空 間 是 什 么 ？ 時(shí) 間 和 空 間 是 什 么 ？ 二 、 經(jīng) 典 力 學(xué) 受 速 度 限 制牛 頓 力 學(xué) 的 絕 對(duì) 時(shí) 空 觀 : 伽 利 略 和 牛 頓 的 絕對(duì) 時(shí) 空 觀 認(rèn) 為 ,同 一 物 體 運(yùn) 動(dòng) 的 時(shí) 間 和 長(zhǎng) 度 (位移 )在 不 同 的 參 考 系 中 ,測(cè) 量 結(jié) 果 是 相 同 的 .牛 頓 的 局 限

15、1)絕 對(duì) 時(shí) 空 觀 認(rèn) 為 時(shí) 間 與 空 間 無(wú) 關(guān) ， 時(shí) 空 與 運(yùn) 動(dòng) 無(wú) 關(guān) ， 是 絕 對(duì) 的物 理 量 。 2)當(dāng) 一 些 問(wèn) 題 牛 頓 解 釋 不 了 時(shí) ， 它 就 只 好 用 上 帝 的萬(wàn) 能 來(lái) 解 釋 ， 為 此 牛 頓 花 費(fèi) 了 后 半 生 的 心 血 ， 這 正 是牛 頓 的 悲 劇 。 1905年 ， 愛 因 斯 坦（ 1879 1955） 發(fā) 表 了 狹義 相 對(duì) 論 : 在 宇 宙 中 唯 一 不 變的 是 光 在 真 空 中 的 速 度 ，其 它 任 何 事 物 速 度 、 長(zhǎng)度 、 質(zhì) 量 和 經(jīng) 過(guò) 的 時(shí) 間 ，都 隨 觀 察 者 的 參 考

16、系 （ 特定 觀 察 ） 而 變 化 。 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 (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

17、 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) 。 0 21 mm vc 三 、 從 低 速 到 高 速 1 經(jīng) 典 力 學(xué) 不 能 適 用 于 下 列 哪 些 運(yùn) 動(dòng) ( )A 火 箭 的 發(fā) 射B 宇 宙 飛 船 繞 地 球 的 運(yùn) 動(dòng)C “ 勇 氣 號(hào) ” 宇 宙 探 測(cè) 器 的 運(yùn) 動(dòng)D 以 99%倍 光 速 運(yùn) 行 的 電 子 束解 析 經(jīng) 典 力 學(xué) 在 低 速 運(yùn) 動(dòng) 的 廣 闊 領(lǐng) 域 (包 括天 體 力 學(xué) 的 研 究 )中 ， 經(jīng) 受 了

18、 實(shí) 踐 的 檢 驗(yàn) ， 取得 了 巨 大 的 成 就 ， 但 在 高 速 領(lǐng) 域 不 再 適 用 ，故 選 項(xiàng) A、 B、 C適 用 D 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 線宏 觀 領(lǐng) 域 微 觀 世 界微 觀 粒 子 所 表 現(xiàn) 出 的 現(xiàn) 象 用 經(jīng) 典物 理 理 論 根 本 無(wú) 法 解 釋 . 二、宏觀到微觀 19世 紀(jì) 末 到 20世 紀(jì) 初 ， 人 們相 繼 發(fā) 現(xiàn) 了 電 子 、 質(zhì) 子 、 中 子 等微 觀 粒 子 ， 發(fā) 現(xiàn) 它 們 不 僅 具 有 粒子 性 ， 面 且 具 有 波 動(dòng) 性 ， 它 們 的運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律

19、 不 能 用 經(jīng) 典 力 學(xué) 描 述 20世 紀(jì) 20年 代 ， 建 立 了量 子 力 學(xué) ， 它 能 夠 正 確 地 描 述 微觀 粒 子 運(yùn) 動(dòng) 的 規(guī) 律 性 ， 并 在 現(xiàn) 代科 學(xué) 技 術(shù) 中 發(fā) 揮 了 重 要 作 用 經(jīng) 典 力 學(xué) 一 般 不 適 用 于微 觀 粒 子 普 朗 克 創(chuàng) 立 量 子 力 學(xué) (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 世 界 粒 子 的 運(yùn) 動(dòng) 特 點(diǎn)

20、： 就 單 個(gè) 粒 子 來(lái) 說(shuō) ， 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 。四 、 從 宏 觀 到 微 觀 2.牛 頓 定 律 不 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 舟 ” 七 號(hào) 飛 船 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 北 京 飛 往 紐 約 的 航 線解 析 牛 頓 力 學(xué) 屬 于 經(jīng) 典 力 學(xué) 的 研 究 范

21、疇 ， 適 用 于 宏 觀 、 低 速 運(yùn) 動(dòng) 的 物 體 ， 并 注意 到 低 速 和 高 速 的 標(biāo) 準(zhǔn) 是 相 對(duì) 于 光 速 ， 可判 定 牛 頓 定 律 適 用 于 B、 C、 D中 描 述 的 運(yùn)動(dòng) ， 而 A不 適 用 A 相 對(duì) 論 和 量 子 力 學(xué) 的 出 現(xiàn) ， 是 否 表 示 經(jīng)典 力 學(xué) 失 去 了 意 義 ? 相 對(duì) 論 和 量 子 力 學(xué) 的 出 現(xiàn) ， 說(shuō) 明 人 類 對(duì)自 然 界 的 認(rèn) 識(shí) 更 加 廣 泛 和 深 入 ， 而 不 表 示 經(jīng)典 力 學(xué) 失 去 了 意 義 它 只 是 使 人 們 認(rèn) 識(shí) 到 經(jīng)典 力 學(xué) 有 它 的 適 用 范 圍 ： 只 適

22、 用 于 低 速 運(yùn) 動(dòng) ， 不 適 用 于 高 速 運(yùn) 動(dòng) ，只 適 用 于 宏 觀 世 界 ， 不 適 用 于 微 觀 世 界 。討 論 與 交 流 三 、 從 弱 引 力 到 強(qiáng) 引 力 萬(wàn) 有 引 力 屬 于 弱 引 力 利 用 萬(wàn) 有 引 力 定 律 可 以解 釋 天 體 的 運(yùn) 動(dòng) ， 并 預(yù) 言 和 發(fā) 現(xiàn) 了 海 王 星 和 冥 王 星 ，首 次 把 天 上 的 星 體 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 與 地 面 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律統(tǒng) 一 起 來(lái) 但 是 宇 宙 中 有 一 些 天 體 ， 例 如 白 矮 星 ， 他 們 的質(zhì) 量 接 近 太 陽(yáng) ， 半 徑 卻 與 地 球 差 不 多

23、 ， 因 此 密 度 高達(dá) 108 1010kg/m3;中 子 星 的 密 度 更 是 達(dá) 1016 1019kg/m3。 這 些 天 體 表 面 的 引 力 比 我 們 常 見 的 引力 強(qiáng) 的 多 ， 牛 頓 的 引 力 理 論 已 經(jīng) 不 適 用 了 。 按 牛 頓 的 萬(wàn) 有 引 力 定 律 推 算 ， 行 星 的 運(yùn) 動(dòng) 應(yīng) 該 是 一 些 橢 圓或 圓 ， 行 星 沿 著 這 些 橢 圓 或 圓 做 周 期 性 運(yùn) 動(dòng) ， 與 實(shí) 際 觀 測(cè) 結(jié) 果不 符 經(jīng) 典 力 學(xué) 也 能 作 出 一 些 解 釋 ， 但 是 ， 水 星 旋 進(jìn) 的 實(shí) 際 觀測(cè) 值 比 經(jīng) 典 力 學(xué) 的

24、預(yù) 言 值 多 經(jīng) 典 力 學(xué) 的 解 釋 不 能 令 人 滿 意 愛 因 斯 坦 根 據(jù) 廣 義 相 對(duì) 論 計(jì) 算 出 水 星 近 日 點(diǎn) 的 旋 進(jìn) 還 應(yīng) 有 43的 附 加 值 ， 同 時(shí) 還 預(yù) 言 了 光 線 在 經(jīng) 過(guò) 大 質(zhì) 量 的 星 體 附 近 時(shí) ， 如經(jīng) 過(guò) 太 陽(yáng) 附 近 時(shí) 會(huì) 發(fā) 生 偏 轉(zhuǎn) 現(xiàn) 象 并 且 都 被 觀 測(cè) 證 實(shí) 討 論 與 交 流 1、 實(shí) 際 的 天 文 觀 測(cè) ， 行 星 的 運(yùn)行 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) 經(jīng)典 力 學(xué) 的 解 釋 令 人 滿 意 嗎 ?用 什么 理 論 來(lái)

25、 圓 滿 地 進(jìn) 行 了 解 釋 ? (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 。五

26、、 從 弱 引 力 到 強(qiáng) 引 力 3.（ 多 選 ） 以 下 說(shuō) 法 正 確 的 是 ( )A 經(jīng) 典 力 學(xué) 理 論 普 遍 適 用 ， 大 到 天 體 ， 小 到 微 觀粒 子 均 適 用 B 經(jīng) 典 力 學(xué) 理 論 具 有 一 定 的 局 限 性C 在 經(jīng) 典 力 學(xué) 中 ， 物 體 的 質(zhì) 量 不 隨 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 改 變而 改 變D 相 對(duì) 論 和 量 子 力 學(xué) 否 定 了 經(jīng) 典 力 學(xué) 理 論解 析 經(jīng) 典 力 學(xué) 理 論 具 有 一 定 的 局 限 性 ， 它 只 適 用 于 低 速 、宏 觀 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) ， 選 項(xiàng) A錯(cuò) 誤 ， B正 確 ； 在 經(jīng) 典 力 學(xué)

27、 中 ， 物體 的 質(zhì) 量 不 隨 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 的 改 變 而 改 變 ， 即 物 體 的 質(zhì) 量 和 物 體運(yùn) 動(dòng) 的 速 度 無(wú) 關(guān) ， 選 項(xiàng) C正 確 ； 相 對(duì) 論 和 量 子 力 學(xué) 并 沒 有 否定 過(guò) 去 的 科 學(xué) ， 而 是 認(rèn) 為 經(jīng) 典 力 學(xué) 理 論 是 在 一 定 條 件 下 的 特殊 情 形 ， 選 項(xiàng) D錯(cuò) 誤 BC 六 、 經(jīng) 典 力 學(xué) 的 局 限 性 和 適 用 范 圍 經(jīng) 典 力 學(xué) 只 適 用 于 物 體 的 低 速 運(yùn) 動(dòng) （ v0時(shí) ， 物 體 的 質(zhì) 量 為 mm0， 即 物 體 質(zhì) 量 改變 了 ， 故 經(jīng) 典 力 學(xué) 不 適 用 ， 是

28、不 正 確 的C 當(dāng) 物 體 以 較 小 的 速 度 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 質(zhì) 量 變 化 十 分 微 弱 ， 經(jīng) 典 力 學(xué)理 論 仍 然 適 用 ， 只 有 當(dāng) 物 體 以 接 近 光 速 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 質(zhì) 量 變 化 才 明 顯 ，故 經(jīng) 典 力 學(xué) 適 用 于 低 速 運(yùn) 動(dòng) ， 而 不 適 用 于 高 速 運(yùn) 動(dòng)D 通 常 由 于 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 太 小 ， 故 質(zhì) 量 的 變 化 不 能 引 起 我 們的 感 覺 ， 在 分 析 地 球 上 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 不 必 考 慮 質(zhì) 量 的 變 化0 21 mm vc CD 3.（ 多 選 ） 關(guān) 于 經(jīng) 典 力 學(xué)

29、、 狹 義 相 對(duì) 論 和 量 子 力 學(xué) ， 下 面 說(shuō) 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 BC

30、 4.（ 多 選 ） 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 5.兩 臺(tái) 升 降 機(jī) 甲 、 乙 同 時(shí) 自 由 下 落 。 甲 上 的 人 看 到 乙 是靜 止 的 ， 也 就 是 說(shuō) ， 在 甲 看 來(lái) ， 乙 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 并 沒 有 改變 ， 但 是 乙 確 實(shí) 受 到 向 下 的 地 球 引 力 。 根 據(jù) 牛 頓 定 律 ，受 到 外 力 作 用 的 物 體 ， 其 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 一 定 會(huì) 改 變 ， 這 不 是有 矛 盾 嗎 ？ 你 是 如 何 理 解 的 ？答 案 ： 不 矛 盾 。 牛 頓 力 學(xué) 規(guī) 律 只 在 慣 性 參 考 系 中 成 立 。 1.從 低 速 到 高 速 ： 經(jīng) 典 力 學(xué) 適 用 于 低 速 ;2.從 宏 觀 到 微 觀 ： 經(jīng) 典 力 學(xué) 適 用 于 宏 觀 ;3.從 弱 引 力 到 強(qiáng) 引 力 ： 經(jīng) 典 力 學(xué) 適 用 于 弱 引 力 。 不 能 自 助 的 人 也 難 以 受 到 別 人 的 幫 助 。