《金榜课件》必修二 第六章 万有引力与航天 第6节 经典力学的局限性（ 教学课件+素材）（6份打包）

6 经典力学的局限性 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。 著名物理学家杨振宁曾赞颂道：“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。” 牛顿的《自然哲学的数学原理》 被评为科学史上最伟大的著作 像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性。它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”。那么经典力学在什么范围内适用呢?有怎样的局限性呢? 经典力学的局限性？ 1.知道牛顿运动定律的适用范围。(重点） 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 。 阿尔伯特·爱因斯坦 创立狭义相对论 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. 一、从低速到高速 1.高速的概念 所谓高速，就是指运动速度接近于真空中的光速。 2.在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而增大。即 3.经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动。 伦琴发现X射线 汤姆孙发现电子 贝克勒耳发现 天然放射线 宏观领域 微观世界 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. 二、从宏观到微观 1.宏观世界粒子的运动特点： 粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。 2.微观世界粒子的运动特点： 就单个粒子来说，其运动没有确定的运动轨迹，微观粒子既有粒子性，又有波动性。 3.经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。 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. 三、从弱引力到强引力 1.经典力学与行星轨道的矛盾 按牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。 实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合的很好。 2.经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。 四、经典力学的局限性和适用范围 1.经典力学只适用于物体的低速运动（v<<c）。 2.经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象。 3.经典力学规律只在惯性参考系中成立。 ——经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相比）的情形，且只在惯性参考系中成立。 惯性参考系： 凡是牛顿定律成立的参考系，均称为惯性参考系，简称惯性系。 (1)所有相对于惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系。 (2)所有相对于惯性系做变速运动的参考系都是非惯性系。 经典物理对物理学思想和科学方法作了重点总结，它只适用于宏观低速的物体； 相对论和量子论则适用于微观高速粒子的运动。 因此，相对论和量子力学的建立,并不是对经典力学的否定。 补充内容 狭义相对论的两个基本假设 1.爱因斯坦相对性原理：在不同的参考系中，一切物理规律都是相同的。 2.光速不变原理：真空中的光速在不同的参考系中都是相同的。 同时的相对性 （1）时间的相对性——“钟慢效应” 时间的相对性符合以下规律： 式中Δt′是运动体中的观察者观察到的时间间隔，Δt是地面上的观察者观察到的时间间隔。 由于 ＜1，所以Δt＞Δt′，即运动体中的观察者观察到的时间间隔变短了，从地面上观察运动物体的时间变慢了。这就是所谓的“钟慢效应”。 钟慢效应 由于 ＜1，所以L＜ L′，即地面上的观察者观察到运动物体的长度变短了。这就是所谓的“尺缩效应”。 （2）空间的相对性——“尺缩效应” 空间的相对性符合以下规律： 式中L′是运动体中的观察者测得的长度，L是地面上的观察者测得的长度。 尺缩效应 尺缩效应 1.从低速到高速：经典力学适用于低速; 2.从宏观到微观：经典力学适用于宏观; 3.从弱引力到强引力：经典力学适用于弱引力。 1.下列有关物体的质量与速度的关系的说法, 正确 的是( ） A．物体的