经典力学的成就和局限性.ppt

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1、5.1经典力学的成就经典力学的成就和和局限性局限性粤教版粤教版 必修二必修二牛顿所说:如果说我看得远,那是因为我站在巨人们的肩上。牛顿伽利略、第谷亚里士多德、哥白尼惠更斯、胡克、哈雷等经典力学金字塔的建立笛卡尔、开普勒万有引力定律牛顿三大定律亚里士多德亚里士多德亚里士多德亚里士多德伽利略伽利略伽利略伽利略笛卡尔笛卡尔笛卡尔笛卡尔牛顿牛顿牛顿牛顿观察、经验：必须有力作用在物体上物体才能运动观察、经验：必须有力作用在物体上物体才能运动实验、推理：物体保持运动不需要力维持实验、推理：物体保持运动不需要力维持总结归纳，数学推导：如果运动中物体没受总结归纳，数学推导：如果运动中物体没受到力。将以同一速度

2、沿以直线运动。到力。将以同一速度沿以直线运动。归纳演绎、实验观察、数学推导归纳演绎、实验观察、数学推导：牛顿三大运动定律：牛顿三大运动定律一、经典力学发展历程（一、经典力学发展历程（一、经典力学发展历程（一、经典力学发展历程（17-19c17-19c17-19c17-19c）牛顿运动定律牛顿运动定律力和运动的关系力和运动的关系n n静止静止静止静止n n匀速直线运动匀速直线运动匀速直线运动匀速直线运动n n匀变速直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动n n平抛平抛平抛平抛n n匀速圆周运动匀速圆周运动匀速圆周运动匀速圆周运动牛顿运动定律牛顿运动定律解释解释地面地面上物体的运动。上物

3、体的运动。由牛顿运动定律导出的由牛顿运动定律导出的动能定理，机械能守恒动能定理，机械能守恒定律、动量守恒律等物理规律定律、动量守恒律等物理规律哥白尼：日心说哥白尼：日心说第谷：第谷：20年精心观测数据年精心观测数据开普勒研究第谷数据得三个定律开普勒研究第谷数据得三个定律胡克、哈雷进一步解释胡克、哈雷进一步解释牛顿万有引力定律牛顿万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律万有引力定律称量天体的质量称量天体的质量发现未知天体发现未知天体宇宙航行，卫星发射宇宙航行，卫星发射万有引力定律万有引力定律解释解释天上天上物体的运动物体的运动万有引力定律万有引力定律牛顿运动定律牛顿运动定律经典力学经典力

4、学地面地面天上天上 科学思维方法科学思维方法 19 19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上，英国著名物理学家威廉欢聚一堂。会上，英国著名物理学家威廉.汤姆生发表了新年祝词。他在回顾物理学所汤姆生发表了新年祝词。他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作所剩只是一些修饰工作。二二.经典力学的局限性经典力学的局限性牛顿经典时空观(绝对时空观)(1)时间间隔的绝对性(2)空间距离的绝对性 时间、长度和质量这三者都与参考系的运动无关。两个基本假设：二、经典力学的局限性1.相对论时空观(一)

5、从低速到高速(1)不同惯性参考系,物理规律相同(2)任何惯性系,光速不变(2)动尺变短（尺缩效应）(3)运动的物体质量变大2.狭义相对论结论(1)动钟变慢（钟慢效应）时间、长度和质量这三者都与参考系的运动有关。经典力学适用于低速的物体经典力学适用于低速的物体若若v=0.9999c，则则t0=70t图中的横线是平行的吗？两个位于中心的圆哪个大？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当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时坐一小时,你感觉只坐了一分钟你感觉只坐了一分钟,当你坐在火炉旁一分钟当你坐在火炉旁一分钟,就好象就好象坐了一小时坐了一小时,这就是相对论。这就是相对论。

6、水星的进动水星的进动近日点再不断地旋进近日点再不断地旋进水星水星太阳太阳近日点近日点132(二)从弱引力到强引力从弱引力到强引力广义相对论广义相对论物体间的万有引力是物体间的万有引力是弱引力弱引力，经典力学适用，经典力学适用天体半径减小到一定程度时天体半径减小到一定程度时(太阳的引力半径为太阳的引力半径为3 km，地球的引力半径为地球的引力半径为1 m,如白矮星如白矮星)，天体间的引力就趋于，天体间的引力就趋于无穷大无穷大，强引力强引力。黑洞这种极端条件下的宇宙天体。黑洞这种极端条件下的宇宙天体。它有极强的吸引力，它有极强的吸引力，黑洞黑洞本身的巨大质量造成空间弯曲本身的巨大质量造成空间弯曲爱

7、因斯坦广义相对论爱因斯坦广义相对论(二)从弱引力到强引力从弱引力到强引力广义相对论广义相对论引力波引力波是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪，是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪，宛如石头丢进水里产生的波纹。宛如石头丢进水里产生的波纹。1916年，爱因斯坦年，爱因斯坦广义相对论预言了引力波的存在，但直到广义相对论预言了引力波的存在，但直到2016年人年人类才首次探测到引力波，验证了广义相对论的最后一类才首次探测到引力波，验证了广义相对论的最后一个预言。个预言。经典力学：描述宏观物体的运动规律经典力学：描述宏观物体的运动规律v0G篮筐篮筐落点落点特点：确定性特点：确定性（二）、从宏观到微

8、观（二）、从宏观到微观篮筐篮筐光屏光屏电子电子铝箔铝箔（三）、从宏观到微观（三）、从宏观到微观 19 19世纪末世纪末-20-20世纪初，深入到微观领域，发世纪初，深入到微观领域，发现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，很多情况下同时还具有波动性，很多情况下经典力学解释不经典力学解释不了了。普朗克创立量子力学量子力学：描述微观粒子的运动规律量子力学：描述微观粒子的运动规律特点：不确定性特点：不确定性薛定谔的猫：薛定谔的猫：是由奥地利物理学家薛定是由奥地利物理学家薛定谔于谔于1935年提出的有关猫生死叠加的年提出的有关猫生死叠加的著名思想实验，是把微观领域的量子行著名思想实验，是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。为扩展到宏观世界的推演。经典力学经典力学狭义相对论狭义相对论狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论广义相对论广义相对论量子力学量子力学量子力学量子力学互为补充，互不矛盾，互不否定共同支撑起物理学科的骨架。互为补充，互不矛盾，互不否定共同支撑起物理学科的骨架。宏观，低速，弱引力宏观，低速，弱引力高速高速微观世界微观世界强引力强引力 谢谢