第5章 1.经典力学的成就与局限性 2.相对论时空观简介 3.宇宙的起源和演化-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

1．经典力学的成就与局限性

2．相对论时空观简介

3．宇宙的起源和演化

【素养目标】　1.知道经典力学的局限性，体会人类对自然界的探索是不断深入的。2.初步了解相对论时空观。3.了解宇宙起源和演化的研究进展。

知识点一　经典力学的成就和局限性

【情境导入】　现在我们生活在一个技术飞速发展的伟大时代。科学家、技术专家和工程师们联手，打造出许多气势恢宏的“超级工程”，“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”成为现实。如图为我国某一铁路上的高铁及其模拟图，据此情境回答以下问题。

(1)高铁上的人能在车上用抛球的力学实验判断高铁相对于地面的速度吗？

(2)以地面为参考系和以高铁为参考系的力学规律相同吗？

提示：(1)不能。假设人竖直上抛小球，小球的运动遵从牛顿运动定律，不能从这个实验判断高铁相对于地面的速度。要判断相对速度，可以透过窗户观测树木、标杆和建筑物等参照物。

(2)以高铁为参考系，小球做竖直上抛运动；以地面为参考系，小球做斜上抛运动，水平方向的分速度就是高铁相对地面的速度。可见，不论在哪个参考系中，小球都受重力的作用，遵从牛顿第二定律，运动轨迹的描述不同是因为相对两个参考系的速度不同，但力学规律在两个参考系中是相同的。

【教材梳理】 (阅读教材P114—P116完成下列填空)

1．经典力学的成就

(1)经典力学能解释行星和卫星的轨道、开普勒的行星运动定律、彗星运动、落体运动、海洋的潮汐、汽车的运动、足球的运动以及宏观世界中的种种运动。

(2)经典力学思想方法的影响远远超出了物理学和天文学的范畴。不仅化学和生物学这样的自然科学领域，而且在艺术、政治、哲学等社会科学领域，也都按照经典力学描述宇宙的普遍方式来形成自己的体系。

2．经典力学的局限性

(1)适用范围：只适用于宏观(线度＞10-10 m)、低速(v≪c)、弱引力场(例如地球附近)的范围。

(2)超出以上范围，经典力学不再适用，要由相对论、量子论等来取代。

【师生互动】　若情境导入的情境中火车以0.9倍的光速(即v＝0.9c)行驶，火车上的人用手电筒向火车前进方向上照射，据此回答以下问题。

任务1.按照经典力学中的速度合成法则，在火车上观察，这束光的速度是多少？

任务2.按照经典力学中的速度合成法则，在地面上观察，这束光的速度是多少？

任务3.事实上在地面上观察，这束光的速度是多少？经典力学还适用吗？经典力学的适用条件是什么？

提示：任务1.在火车上观察的速度为c。

任务2.在地面上观察的速度为v＋c＝1.9c。

任务3.从地面上观察，这束光的速度仍是c；不适用；宏观物体、低速运动、弱引力场。

关于经典力学的成就与局限性的有关说法不正确的是(　　)

A．经典力学又称牛顿力学

B．与经典力学体系相适应，牛顿建立了绝对时空观

C．经典力学能解释微观世界丰富多彩的现象

D．经典力学只适用于宏观(线度>10-10 m)、低速(v≪c)、弱引力场(例如地球附近)

答案：C

解析：经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿运动定律有关且等价的其他力学原理，所以经典力学又称牛顿力学，故A正确；经典力学有两个基本假定，其中之一就是假定时间和空间是绝对的，故B正确；一般来说，经典力学适用于弱引力场中的宏观物体的低速运动，并不适用于微观物体，故C错误；经典力学只适用于宏观(线度>10-10m)、低速(v≪c)、

弱引力场(例如地球附近)，故D正确。

针对练1．(2024·四川成都高一校考期中)下列说法符合史实的是(　　)

A．开普勒在牛顿运动定律的基础上，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．伽利略推导出了万有引力定律，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引力常量

答案：D

解析：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了万有引力定律；卡文迪许第一次在实验中测出了引力常量，A、C错误，D正确；经典力学有其适用范围，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。

针对练2．(2024·上海浦东新区高一校考期末)牛顿运动定律的适用范围是(　　)

A．宏观物体、低速运动、弱引力场

B．宏观物体、低速运动、强引力场

C．微观物体、高速运动、弱引力场

D．微观物体、低速运动、弱引力场

答案：A

解析：牛顿运动定律的适用范围是宏观物体、低速运动、弱引力场，故选A。

知识点二　相对论时空观简介　宇宙的起源和演化

【情境导入】　地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s；在费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999 999 999 987倍光速的速度。请思考：

(1)地球的公转速度属于低速还是高速？

(2)被加速器加速后的电子的速度属于低速还是高速？

提示：(1)低速。(2)高速。

【教材梳理】 (阅读教材P117—P127完成下列填空)

1．爱因斯坦两个基本假设

(1)对不同的惯性系，物理规律(包括力学的和电磁学的)都是一样的。

(2)光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是相同的。