经典力学的局限性

1、6 经典力学的局限性1 1. .知道牛顿运动定律的适用范围知道牛顿运动定律的适用范围。 2 2. .了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。3 3. .知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑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速度随时间的变化 。 重重 大大 成成 就就时时 间间阿基米德发现浮力定律阿基米德发现浮力定律公元前三世纪公元前三世纪开普勒发现行星运动定律开普勒发现行星运动定律16091609，16191619伽利略阐明了运动的相对性原理伽利略阐明了运动的相对性原理16321632伽利略发现了自由落体运动规

2、律、惯性原理伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理16381638帕斯卡发现帕斯卡原理帕斯卡发现帕斯卡原理16531653马德堡半球实验：验证大气压力马德堡半球实验：验证大气压力16631663发现胡克定律发现胡克定律弹簧弹力和形变的关系弹簧弹力和形变的关系16781678牛顿发表牛顿发表自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理，阐明了运动定律，阐明了运动定律和万有引力定律和万有引力定律16871687一一. .经典力学的发展历程经典力学的发展历程亚里士多德亚里士多德伽利略伽利略笛卡尔笛卡尔惠更斯惠更斯牛顿牛顿主要主要科学科学研究研究方法方法观察、思维、观察、思维、推理推理观察实验、观察实验、假设

3、、数学假设、数学推理三者相推理三者相结合结合实验观察、实验观察、数学推理数学推理实验、数实验、数学推理学推理归纳与演绎、归纳与演绎、综合与分析、综合与分析、实验观察实验观察力学力学方面方面的主的主要成要成就就两个反面结论：两个反面结论：力是维持物力是维持物体运动的原因。体运动的原因。重物体比轻重物体比轻物体下落得快。物体下落得快。自由落体自由落体运动规律。运动规律。力学相对力学相对性原理。性原理。惯性定律惯性定律制成了制成了世界上第世界上第一架计时一架计时摆钟。摆钟。测量出测量出重力加速重力加速度的值。度的值。三大运动三大运动定律。定律。万万有引力定律。有引力定律。（1 1）请分析比较下列科学

4、家对经典力学的贡献）请分析比较下列科学家对经典力学的贡献实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。确定了自然科学应有的基本特征。确定了自然科学应有的基本特征。将将“实验和数学实验和数学”相结合的方法推广到物理学的各个分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。支，形成了完整的经典力学体系。（2 2）经典力学的成就）经典力学的成就光速光速同时同时时间与空间时间与空间质量质量经典时空观经典时空观狭义相对论时空观狭义相对论时空观相对的相对的绝对的（不变）绝对的（不变）绝对的绝对的与运动无关，绝对的与运动无关，绝对的与运动无关，不变的与运动

5、无关，不变的相对的相对的与运动有关，相对的与运动有关，相对的随速度增大而增大随速度增大而增大二、经典时空观与相对论时空观二、经典时空观与相对论时空观牛顿牛顿伽利略、第谷伽利略、第谷哥白尼、亚里士多德哥白尼、亚里士多德笛卡尔、胡笛卡尔、胡克、哈雷等克、哈雷等牛顿说：如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。牛顿说：如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。经经典典力力学学金金字字塔塔的的建建立立开普勒开普勒阿尔伯特阿尔伯特爱因斯坦爱因斯坦创立狭义相对论创立狭义相对论伦琴发现伦琴发现X X射线射线汤姆生发现电子汤姆生发现电子贝克勒耳发现天然放射线贝克勒耳发现天然放射线普朗克创立量子力学普朗克创

6、立量子力学 (1) (1)高速的概念高速的概念 所谓高速，就是指运动速度接近于真空中的光速。所谓高速，就是指运动速度接近于真空中的光速。 (2)(2)在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的，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。即大。即 (3)(3)经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动。经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动。021mmvc 三、从低速到高速三、从低速到高速(1)(1)宏观世界粒子的运动特点：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

7、运动规律，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。应用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。(2)(2)微观粒子的运动特点：微观粒子的运动特点： 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。观粒子既有粒子性，又有波动性。(3)(3)经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。四、从宏观到微观四、从宏观到微观 (1) (1)经典力学与行星轨道的矛盾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按牛顿的万有

8、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。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。的计算结果吻合的很好。 (2)(2)经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。五、从弱引力到强引力五、从弱引力到强引力六、经典力学的局限性和适用范围六、经典力学的局限性和适用范围 经典力学只适用于物体的低速运动经

9、典力学只适用于物体的低速运动（v cv 0v0时，物体的质量为时，物体的质量为mmmm0 0，即物体，即物体质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的C C当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动用于高速运动D D通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起

10、我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化量的变化021mmvc CDCD3.3.关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的是确的是( ( ) )A A狭义相对论和经典力学是相对立、互不相容的两种理论狭义相对论和经典力学是相对立、互不相容的两种理论B B在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律C C经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于

11、微观经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动粒子的运动D D不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的都是适用的BCBC4.4.牛顿定律能适用于下列哪些情况（牛顿定律能适用于下列哪些情况（ ） A.A.研究原子中电子的运动研究原子中电子的运动B.B.研究研究“神州神州”五号的高速发射五号的高速发射C.C.研究地球绕太阳的运动研究地球绕太阳的运动D.D.研究飞机从深圳飞往北京的航线研究飞机从深圳飞往北京的航线BCDBCD5.5.两台升降机甲、乙同时自由下落。甲上的人看到乙是两台升降机甲、乙同时自由下落。甲上的人看到乙是静止的，也就是说，在甲看来，乙的运动状态并没有改静止的，也就是说，在甲看来，乙的运动状态并没有改变，但是乙确实受到向下的地球引力。根据牛顿定律，变，但是乙确实受到向下的地球引力。根据牛顿定律，受到外力作用的物体，其运动状态一定会改变，这不是受到外力作用的物体，其运动状态一定会改变，这不是有矛盾吗？你是如何理解的？有矛盾吗？你是如何理解的