7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.5 经典力学的局限性 牛顿 爱因斯坦 胡克 伽利略 笛卡尔 牛顿 ——《自然哲学的数学原理》 经典力学的发展历程 托勒密 开普勒 亚里士多德 阿基米德 …… “如果我所见到的比笛卡尔要远些，是因为我站在巨人的肩上。” ——牛顿 经典力学 牛顿运动定律 万有引力定律 二、经典力学的巨大成就 1.在宏观、低速、弱引力领域，包括天体力学的研究中，经受了实践的检验。 2.生活中应用及其广泛:从地面物体运动到天体运动，从大气流动到地壳变动，从拦河筑坝到桥梁修建乃至各种机械，交通工具的迭代更新，航天器的发射…… "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。“——杨振宁 牛顿力学的绝对时空观: 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。 1905年，爱因斯坦发表了狭义相对论: 在宇宙中唯一不变的是光在真空中的速度，其它任何事物─速度、长度、质量和经过的时间，都随观察者的参考系而变化。 二、绝对时空观与相对论时空观 惯性系，适用 非惯性系，不适用 光滑 匀速 F=0 静止 加速 光滑 F=0？ 牛顿定律 1、经典力学受参考系限制 拖动小车进行讲解 ...... 经典力学的局限性 像一切科学一样，经典力学是一部“未完成的交响曲” 由v=at可知只要时间足够长速度可以无限增大，但实际上目前已知的最大速度是光速，即速度有极限，为什么呢？ 1 从低速到高速 速度远小于光速的运动，经典力学完全适用。 但物体接近光速运动时，经典力学理论会遇到困境。 爱因斯坦 “狭义相对论” 2、经典力学受速度限制 经典力学的局限性 2 从宏观到微观 构成物质的微观微粒：电子、质子、中子等既有粒子性又有波动性， 其运动规律无法用经典力学说明。 量子理论的出现 微观不适用 2、经典力学受微观限制 2、经典力学受微观限制 光的衍射现象 光的干涉现象 量子理论的出现 光具有波粒二象性 物质波 经典力学的局限性 3 从弱引力到强引力 水星轨道的旋进 经典力学无法解释的天文运动现象： 爱因斯坦 “广义相对论” 强引力不适用 光线经过大质量 天体附近时会偏转 时空弯曲 4、经典力学受强引力限制 经典力学的局限性 高速不适用 微观不适用 强引力不适用 经典力学的适用范围： 宏观、低速、弱引力作用下。 讨论与交流 量子力学和相对论的出现，是不是表示经典力学已经失去了意义？ 未完待续…… 相对论和量子力学是哪一种更广泛理论的特殊情形呢？我们现在还不知道…… 回家作业 利用网络、媒体查阅相关资料，了解 物理学体系形成的历程，了解物理学体系形成过程中人们对客观世界认识的逐步加深过程。 $$