5.1 经典力学的成就与局限性 一、选择题（共 14 题） 1．下列运动不能用经典力学解释的是 A．火箭携带卫星飞向太空 B．电子以接近光速的速度运动 C．战斗机从辽宁号航母上起飞 D．高铁列车从盐城向北京飞驰 2．下列说法符合事实的是（　　） A．伽利略认为，在任何惯性参考系中，力学的规律都是一样的 B．牛顿通过扭秤实验第一次精确测出了引力常量的数值 C．亚里士多德认为轻重不同的物体从同一高度静止释放，下落一样快 D．开普勒通过对第谷的观测数据的分析中发现了万有引力定律 3．下列情境中，经典力学不适用的是 A．小朋友坐滑梯下滑 B．轮船在大海上航行 C．宇宙粒子接近光速运动 D．子弹在空中飞行 4．下列关于经典力学的说法正确的是（　　） A．经典力学适用于宏观、低速（远小于光速）运动的物体 B．经典力学适用于微观、高速（接近光速）运动的粒子 C．相对论和量子力学的出现，表明经典力学已被完全否定了 D．经典力学在理论和实践上取得了巨大的成功，从地面到天体的运动都服从经典力学的规律，因此任何 情况下都适用 5．经典力学不能适用下列哪些运动(　　) A．火箭的发射 B．微观粒子的波动性 C．“勇气号”宇宙探测器在太空的运动 D．宇宙飞船绕地球的运动 6．关于经典力学，下列说法错误的是 A．由于相对论、量子力学的提出，经典力学已经被完全否定 B．经典力学可看作相对论、量子力学在一定条件下的特殊情形 C．经典力学在宏观物体、低速运动、引力不太大时适用 D．经典力学对高速运动的微观粒子不适用 7．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列说法中正确的是 A．牛顿通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因 B．伽利略发现了行星运动的规律 C．卡文迪许通过实验测出了引力常量 D．爱因斯坦相对论的创立表明牛顿运动定律是错误的 8．关于物理学史，下列说法中正确的是（　　） A．伽利略发现了行星运动的规律 B．牛顿进行了“月—地检验”，得出天上和地下的物体都遵从万有引力定律的结论 C．开普勒通过实验测定了引力常量 D．爱因斯坦的狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体 9．下列说法符合史实的是（　　） A．开普勒在牛顿定律的基础上，总结出了行星运动的规律 B．牛顿建立的经典力学可以解决自然界中所有的问题 C．伽利略发现了万有引力定律，并通过实验测出了引力常量 D．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量 10．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 B．相对论与量子力学否定了经典力学理论 C．在经典力学中，物体的质量随运动状态而改变 D．经典力学理论具有一定的局限性 11．下列说法正确的是（　　） A．开普勒将法拉第的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律 B．伽利略设计实验证实了力是维持物体运动的原因 C．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量 D．经典力学不适用于宏观低速运动 12．下列说法中正确的是（ ） A．经典力学是以牛顿的三大定律为基础的 B．经典力学在任何情况下都适用 C．当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了 D．相对论和量子力学的出现，使经典力学失去了意义 13．经典力学规律适用于下列运动的是（ ） A．子弹的飞行 B．飞船绕地球的运行 C．列车的运行 D．粒子接近光速的运动 14．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 B．相对论与量子力学否定了经典力学理论 C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变 D．经典力学理论具有一定的局限性 二、填空题 15．当物体的运动速度接近光速时，经典力学_____（填“不再”或“仍然”）适用，可见，经典力学____（填 “有”或“没有”）局限性． 16．经典力学的基础是________________________，万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的尊敬． 经典力学适用范围_______________________、宏观、弱引力． 17．一颗以 0.1c 的速度朝地球运动的星突然爆炸变为一颗明亮的超新星，爆炸所发出的光离开这颗超新星 的速度为______，在地球测量，这束光射向地球的速度为______。 18．科学实践总是要不断向前推进，从 1687 年的________力学到 1905 年爱因斯坦的________论，这标志 了人类对于自然界规律的认识向前跨进了一大步。 三、综合题 19．如图所示，质子束被加速到接近光速，经典力学适用于质子束的运动规律吗？ 20．根据牛顿运动定律，凭借初始条件就可以确定物体过去和未来任一时刻的运动状态，牛顿由此提出了 机械决定论。他认为一切自然现象都只能按照机械的必然性发生和进行。牛顿的这个观点对之后两百多年 自然科学的发展产生了深刻的影响。应如何看待牛顿的这一观点? 21．实际的天文观测，行星的运行轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进．经典力学的解释 令人满意吗?用什么理论来圆满地进行了解释?参考答案： 1．B 【详解】 经典力学适用范围时宏观、低速、弱引力，故 ACD 可以用经典力学解释，ACD 错误； B 中电子速度接近光速，属于高速运动，不能用经典力学解释，B 正确； 故选 B。 2．A 【详解】 A．伽利略的相对性原理指出，在任何惯性参考系中，力学的规律都是一样的，故 A 正确； B．卡文迪什通过扭秤实验第一次精确测出了引力常量的数值，故 B 错误； C．亚里士多德认为轻重不同的物体从同一高度静止释放，重的物体比轻的物体下落快，故 C 错误； D．开普勒通过对第谷的观测数据的分析中发现了开普勒行星运动定律，故 D 错误。 故选 A。 3．C 【详解】 根据牛顿运动定律的适用范围：（1）只适用于低速运动的物体（与光速比速度较低）；（2）只适用于宏 观物体，牛顿第二定律不适用于微观粒子；（3）参照系应为惯性系，故经典力学不适用的是宇宙粒子接 近光速飞行，故 C 正确，ABD 错误． 4．A 【详解】 AB．经典力学是狭义相对论在低速（ v = c ）条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭 义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故 A 正确，B 错误； C．相对论与量子力学并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围。故 C 错误； D．经典力学仅是它在低速、宏观、弱引力时的适用，故 D 错误。 故选 A。 5．B 【详解】 经典力学适用宏观低速物体的运动，而不适应微观高速粒子的运动；则经典力学不能适用微观粒子的波动 性，故选 B. 6．A 【详解】 相对论、量子力学的提出，没有否定经典力学，只是对力学的完善；经典力学是相对论、量子力学在低 速、宏观状态下的特殊情形，对于高速、微观的情形经典力学不适用，高速情形要用相对论，微观粒子运 动要用量子力学。 故选 A。 7．C 【详解】 伽利略通过理想斜面实验提出力并不是维持物体运动的原因，选项 A 错误；开普勒发现了行星运动的规 律，选项 B 错误；卡文迪许通过实验测出了引力常量，选项 C 正确；爱因斯坦创立了相对论，相对论的创 立并不表明经典力学已不再适用，其实，相对论与经典力学适用的范围不同，经典力学只适用于宏观低速 物体，而高速物体适用于相对论．故 D 错误；故选 C. 8．B 【详解】 A．开普勒发现了行星运动的规律，选项 A 错误； B．牛顿进行了“月—地检验”，得出天上和地下的物体都遵从万有引力定律的结论，选项 B 正确； C．卡文迪许通过实验测定了引力常量，选项 C 错误； D．狭义相对论既适用于高速运动，也适用于低速运动，经典力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）和宏观 条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的 公式，故 D 错误； 故选 B。 9．D 【详解】 ABC．开普勒在第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律；牛顿在开普勒行星运动定律的 基础上推导出万有引力定律；卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，AC 错误，D 正确； B．经典力学也有其适用范围，并不能解决自然界中所有的问题，没有哪个理论可以解决自然界中所有的 问题，B 错误。 故选 D。 10．D 【详解】 A．经典力学理论适应于宏观物体，不适应微观粒子，选项 A 错误； B．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故 B 错误。C．在相对论 中，物体的质量随运动状态而改变，在经典力学中，物体的质量与运动状态无关，故 C 错误。 D．经典力学理论具有一定的局限性，对高速微观粒子不适用，选项 D 正确。 11．C 【详解】 A．开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，A 错误； B．伽利略设计理想实验得出力不是维持物体运动的原因，B 错误； C．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量的数值，C 正确； D．经典力学的适用范围是宏观、低速运动，D 错误。 故选 C。 12．AC 【详解】 A．牛顿运动定律是经典力学的基础，A 正确； BC．经典力学只适用于低速宏观的物体，B 错误、C 正确； D．相对论和量子力学的出现，并没有否定经典力学，只是说经典力学有一定的适用范围，D 错误。 故选 AC。 13．ABC 【详解】 经典力学的适用范围是宏观、低速情形，子弹的飞行、飞船绕地球的运行、列车的运动，经典力学能适 用．对于微观的情形经典力学不适用。 故选 ABC。 14．CD 【详解】 A．经典力学理论适应于宏观物体，不适应微观粒子，A 错误； B．相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，B 错误； C．在相对论中，物体的质量随运动状态而改变，在经典力学中，物体的质量与运动状态无关，C 正确； D．经典力学理论具有一定的局限性，对高速微观粒子不适用，D 正确。 故选 CD。 15． 不再； 有； 【详解】 当物体的运动速度接近光速时，经典力学不再适用，可见，经典力学有局限性． 16． 牛顿运动定律； 低速； 【详解】 经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是建立了人们对牛顿物理学的尊敬．经典力学适用范围 低速、宏观、弱引力． 17． 3×108m/s 3×108m/s 【详解】 这颗超新星和地球都可近似看成是惯性系，因在一切惯性参考系中，真空中的光速都相同，因此光以 c=3×108m/s 的速度离开超新星，也以这个速度射向地球。 18． 牛顿 相对 【详解】 1687 年的牛顿发表了论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。1905 年爱 因斯坦发表了相对论等多篇论文，克服经典力学不可逾越的障碍，标志了人类对于自然界规律的认识向前 跨进了