§7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性-2021-2022学年高一物理同步备课精选课件（人教版2019必修第二册)

§7.5 相对论时空观与 牛顿力学的局限性 1 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，向其他科学一样，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。 对建立经典力学作出重要贡献的科学家 一、经典力学的发展过程： 建立的经典力学体系 哥白尼 伽利略 笛卡尔 惠更斯 开普勒 牛顿 阿尔伯特·爱因斯坦 创立狭义相对论 4 第一次,是一位年轻的物理学家几乎仅靠单枪匹马之力引发的。他就是伟大的理论物理学家，阿尔伯特·爱因斯坦。19世纪末科学家们发现,当研究有关光的问题时,用经典物理的理论解释一些相关现象,就会产生尖锐的矛盾.为了解决这一矛盾,爱因斯坦于1905年提出了狭义相对论. 伦琴发现X射线 汤姆生发现电子 贝克勒耳发现 天然放射线 宏观领域 微观世界 5 第二次革命的导火索是物理学史上的三大发现 : 伦琴发现X射线、 汤姆生发现电子 、 贝克勒耳发现天然放射线 ,使物理学的研究从宏观领域进入了微观世界.人们发现,微观粒子所表现出的现象用经典物理理论根本无法解释. 普朗克创立量子力学 6 为了克服这一困难,德国物理学家普朗克大胆提出了量子的观点,爱因斯坦等物理学家又将量子论进一步丰富、发展，形成了现代量子力学理论. 17 世纪牛顿力学构成了体系。可以说，这是物理学第一次伟大的综合。牛顿建立了两个定律，一个是运动定律，一个是万有引力定律，并发展了变量数学微积分，具有解决实际问题的能力。他开拓了天体力学这一科学，海王星和冥王星的发现就充分显示了这一点 。 一、经典力学的发展过程 经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是树立了人们对牛顿物理学的尊敬。 物理学家杨振宁曾赞颂到： 牛顿的《自然哲学的数学原理》被评价为科学史上最伟大的著作 “如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿《自然哲学的数学原理》在1687年出版的那一天。” 一、经典力学的发展过程 对牛顿运动定律受参考系限制的认识 可见，在非惯性系中，牛顿定律不再成立。 一、经典力学的局限性： 经典力学受速度限制的分析 伽利略和牛顿的绝对时空观认为，同一物体运动的时间和长度（位移）在不同的参考系中，测量结果是相同的。 牛顿力学的绝对时空观 绝对的，真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀的与任何外界对象无关的流逝着——牛顿 绝对空间，就其本质来说，独立于外界任何事物，总是始终如一和静止不动的——牛顿 一、经典力学的局限性： 一.经典力学的发展历程 重 大 成 就 时 间 阿基米德发现浮力定律 公元前三世纪 开普勒发现行星运动定律 1609，1619 伽利略阐明了运动的相对性原理 1632 伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理 1638 帕斯卡发现帕斯卡原理 1653 马德堡半球实验：验证大气压力 1663 发现胡克定律——弹簧弹力和形变的关系 1678 牛顿发表《自然哲学的数学原理》，阐明了运动定律和万有引力定律 1687 亚里士多德 伽利略 笛卡尔 惠更斯 牛 顿 主要科学研究方法 力学方面的主要成就 1. 请分析比较下列科学家对经典力学的贡献 观察、思维、推理 观察实验、假设、数学推理三者相结合 两个反面结论：①力是维持物体运动的原因 ②重物体比轻物体下落得快 ①自由落体运动规律 ②力学相对性原理 实验观察、数学推理 惯性定律 实验、数学推理 ①制成了世界上第一架计时摆钟 ②测量出重力加速度的值 归纳与演绎、综合与分析、实验观察 ①三大运动定律 ②万有引力定律 (1) 实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。 (2) 确定了自然科学应有的基本特征。 (3) 将“实验和数学”相结合的方法推广到物理学的各个分支，形成了完整的经典力学体系。 2.经典力学的成就 经典力学 力 动量 能量 生物力学 热弹性力学 磁流体力学 化学流体动力学 等离子体动力学 地质力学 天体力学 塑性力学 流体力学 弹性力学 刚体力学 经典力学的发展过程： 伽利略、第谷 哥白尼、亚里士多德 笛卡尔、胡克、哈雷等 如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。 ——牛顿 经典力学金字塔的建立 开普勒 牛顿 经典力学的发展过程