物理必修ⅱ沪科版经典力学的巨大成就和局限性

1、12阅读思考：阅读思考：1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？、经典力学取得了哪些辉煌的成就？2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？么吗？3、经典力学的适用范围是什么？、经典力学的适用范围是什么？4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？经典力学？应该怎样认识？3 1717世纪牛顿力学构世纪牛顿力学构成了体系。可以说，这成了体系。可以说，这是物理学第一次伟大的是物理学第一次伟大的综合。牛顿建立了两个综合。牛顿建立了两个定律定律: :一个是运动定律一个是运动定律, ,一个是万有引力定律，

2、一个是万有引力定律，并发展了变量数学微积并发展了变量数学微积分，具有解决实际问题分，具有解决实际问题的能力。他开拓了天体的能力。他开拓了天体力学，海王星和冥王星力学，海王星和冥王星的发现就充分显示了这的发现就充分显示了这一点一点 . .一、经典力学的成就一、经典力学的成就41 1、牛顿力学的绝对时空观、牛顿力学的绝对时空观伽利略和牛顿的绝对时空观认为伽利略和牛顿的绝对时空观认为, ,同一物体运同一物体运动的时间和长度动的时间和长度( (位移位移) )在不同的参考系中在不同的参考系中, ,测测量结果是相同的量结果是相同的. .2、牛顿的局限、牛顿的局限当一些问题牛顿解释不了时，他就只好用上当一些

3、问题牛顿解释不了时，他就只好用上帝的万能来解释，为此牛顿花费了后半生的帝的万能来解释，为此牛顿花费了后半生的心血，这正是牛顿的悲剧。心血，这正是牛顿的悲剧。二、经典力学的局限性二、经典力学的局限性5经典力学在经典力学在非惯性系非惯性系不再适用不再适用经典力学在经典力学在高速运动领域高速运动领域不再适用不再适用对于对于强引力强引力，经典的引力理论也是不适用，经典的引力理论也是不适用的的经典力学在经典力学在微观领域微观领域不再适用不再适用经典物理对物理学思想和科学方法作出总结，经典物理对物理学思想和科学方法作出总结，它只适用于宏观、低速、弱引力的物体它只适用于宏观、低速、弱引力的物体6 1905年

4、，爱因斯坦年，爱因斯坦（18791955）发表了）发表了狭义相对论狭义相对论:在宇宙中唯在宇宙中唯一不变的是光在真空中一不变的是光在真空中的速度，其它任何事物的速度，其它任何事物速度、长度、质量和速度、长度、质量和经过的时间，都随观察经过的时间，都随观察者的参考系（特定观察）者的参考系（特定观察）而变化。而变化。三、经典力学与狭义相对论三、经典力学与狭义相对论7相对时间相对时间 狭义相对论认为时间不是绝对的即狭义相对论认为时间不是绝对的即不不是是固定不变的。爱因斯坦指出，随着物体（观察固定不变的。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性运动速度的加快，时间会变慢。者所见到的）线性运动速度的

5、加快，时间会变慢。使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进行比较，静移动（如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止的钟表总比另一个稍微快一点。止的钟表总比另一个稍微快一点。-钟慢效应钟慢效应 021ttvc 8相对长度相对长度 爱尔兰物理学家乔治爱尔兰物理学家乔治佛兹杰拉德佛兹杰拉德（1851190118511901）提出，物质会在运动的方向）提出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意味着根据一个静止观察上收缩（缩小），这意味着根据一个

6、静止观察者的观点，一枚以接近光速运行的火箭所表现者的观点，一枚以接近光速运行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短，尽管乘坐火箭的出的长度会比它静止时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。爱因斯坦指出，任何人看来并没有什么两样。爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。 -尺缩效应尺缩效应201vLLc 9相对质量相对质量物体运动时的质量与静止质量的关系物体运动时的质量与静止质量的关系 -质速效应质速效应021mmvc 10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宏观领域微观世界微观世界11量子论则适用于微观高速粒子的运动。量

7、子论则适用于微观高速粒子的运动。广义相对论的引力场理论适用于强引力作用。广义相对论的引力场理论适用于强引力作用。 当物体的速度远小于光速当物体的速度远小于光速c时，相对论与经典理时，相对论与经典理论的结论没有区别；当另一个重要常数即论的结论没有区别；当另一个重要常数即“普朗克常普朗克常数数”h(66310-34J s)可以忽略不计时量子力学可以忽略不计时量子力学和经典力学的结论没有区别相对论和量子力学都没和经典力学的结论没有区别相对论和量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去有否定过去的科学，而只认为过去 的科学是自己在一的科学是自己在一定条件下的特殊情形。定条件下的特殊情形。 12 “照亮

8、我的道路照亮我的道路, ,并不断给我并不断给我新的勇气去愉快地正视生活理新的勇气去愉快地正视生活理想的是善、是美、是真想的是善、是美、是真”。Einstein 对相对论的解释对相对论的解释: 当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时, ,你感觉只坐了一分钟你感觉只坐了一分钟, ,当你坐在火炉旁一当你坐在火炉旁一分钟分钟, ,就好象坐了一小时就好象坐了一小时, ,这就是相对论。这就是相对论。“ 科学的头脑就是去怀疑科学的头脑就是去怀疑, , 去证实去证实, , 去发现的精神去发现的精神! ! ”Albert Einstein世纪伟人世纪伟人13相对论好像是：相对论好像是：

9、“光彩夺目的火箭，它在黑暗的夜空，突然划出一道道十分强烈的光辉，照亮了广阔的未知领域。” 德布罗意德布罗意 14一、经典力学规律只能用于：一、经典力学规律只能用于：宏观物体、低速运动、弱引力。宏观物体、低速运动、弱引力。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、研究原子中电子的运动、研究原子中电子的运动 B、研究、研究“神州神州”五号的高速发射五号的高速发射 C、研究地球绕太阳的运动、研究地球绕太阳的运动 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15二、相对论的基本原理二、相对论的基本原理1、相对性原理、相对性原理（1 1）相对时间）相对时间021

10、ttvc （2）相对长度）相对长度 201vLLc （3）相对质量）相对质量021mmvc 2、光速不变原理、光速不变原理16 据美国海军部记载，在第二次世界大战期据美国海军部记载，在第二次世界大战期间的太平洋战役中，美国的间的太平洋战役中，美国的“印第安纳堡利印第安纳堡利斯斯 ” ”号军舰被日本潜艇击沉。当时美国海军号军舰被日本潜艇击沉。当时美国海军部收到舰上有部收到舰上有2525名官兵乘救生艇逃离了军舰名官兵乘救生艇逃离了军舰的求救信号。但美国海军部多次派出营救舰的求救信号。但美国海军部多次派出营救舰队和飞机去寻找，均一无所获，最后只好宣队和飞机去寻找，均一无所获，最后只好宣告他们已葬身海

11、底。告他们已葬身海底。 然而，然而，19911991年年7 7月的一天，一队菲律宾渔月的一天，一队菲律宾渔船在菲律宾群岛以南的西比斯海域上，竟然船在菲律宾群岛以南的西比斯海域上，竟然发现了这只救生艇。发现了这只救生艇。17 小艇上的小艇上的25名船员虽然如惊弓之鸟、一片惶恐不名船员虽然如惊弓之鸟、一片惶恐不安的样子，但他们仍然不失年轻力壮的风貌。这一安的样子，但他们仍然不失年轻力壮的风貌。这一发现，便得美国当局感到万分惊愕。发现，便得美国当局感到万分惊愕。 当然，更使他们感到大惑不解的是，当然，更使他们感到大惑不解的是，“印第安印第安纳堡利斯纳堡利斯”号军舰是号军舰是1945年年7月月30日被击沉的，时日被击沉的，时隔隔46年后，他们的模样竟和被击沉时一模一样，连年后，他们的模样竟和被击沉时一模一样，连胡子和头发都没有一点变化。这胡子和头发都没有一点变化。这25名