6.6 经典力学的局限性
【学习目标】
知识与技能
1、知道牛顿运动定律的适用范围。
2、了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。
3、知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时间的变化。
过程与方法
通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理
论，人类对科学的认识是无止境的。
情感、态度与价值观
通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用
范围，认识的知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。
【学习重点】
牛顿运动定律的适用范围
【学习难点】
高速运动的物体，速度和质量之间的关系
【学习课时】
1课时
【探究学习】
引入新课
教师活动：自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大
的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律
的正确性。
但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局
限性。那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节课我们就来了解这
方面的知识。
进行新课
教师活动：请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题［用投影片出示］:
1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。
2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。
3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。
4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认
识？
5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”？
学生活动：阅读教材，并思考上面的问题。分组讨论，代表发言。
点评：________________________________________________________________________________ 教师活动：待学生阅读教材后，倾听学生代表的发言，和其他学生一起点评、补充。
点评：________________________________________________________________________________
［学生A ］经典力学在微观领域和高速运动领域不再适用；在不同参考系中不能适用;
在强引力的情况下，经典的引力理论也是不适用的。
［学生B］因为微观粒子（如电子、质子、中子）在运动时不仅具有粒子性，而且还具有波动性，经典力学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快，要导致质量发生变化，而经典力学认为质量是不变的，所以经典力学在高速运动领域内也不再适用［学生C「从上面分析知：牛顿运动定律的适用范围是：宏观物体，低速运动。
教师总结：
从经典力学到相对论的发展
以牛顿运动定律为基础的经典力学中，空间间隔（长度）s、时间t和质量m这三个
物理量都与物体的运动速度无关•一根尺子静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分
钟不论处于静止状态还是处于运动状态，其快慢保持不变；一个物体静止时的质量和运动时的质量一样•这就是经典力学的绝对时空观•
到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难•在新事
物面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》
的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论•狭义相对论指出：
长度、时间和质量都是随物体的运动速度而变化的•长度、时间和质量随速度的变化关系可以用下列方程表达式:
I=|o{l_爲（通称尺缩效应）
上式中，各式里的v都是物体的运动速度，c是真空中的光速，I o和I分别为在相对静止和运动系统
中沿速度方向测得的物体的长度；t和t o分别为在相对静止和运动的系统
中测得的时间；m o和m分别为在相对静止和运动系统中测得的物体质量
但是，当宏观物体的运动速度远小于光速时（v< 继狭义相对论之后，1915年爱因斯坦又建立了广义相对论，指出空间一一时间不可 能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布，使人类对于时间、空间 和引力现象的认识大大深化了•“狭义相对论”和“广义相对论”统称为相对论 （三）课堂总结、点评 教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔 记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。 学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的 小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。 点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。 教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。 （四）实例探究 ［例1］以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用？ 【提示】经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用•经典力学与天文学相结合 建立了天体力学；经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等从地面上各种物体的运动到天体的运动；从大气的流动到地壳的变动；从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动；从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船，等等， 所有这些都服从经典力学规律•［例2］以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么？ 【提示】经典力学只适用于解决低速运动问题；不能用来处理高速运动问题，经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子 课堂练习
