力学的局限性.pptx

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1、问题：1.速度有无极限？2.微观粒子的行为与宏观物体是否遵循相同的规律？3.时间和空间是否是绝对一成不变的？4.牛顿建立的经典力学已相当完善，爱因斯坦为什么 还要提出相对论？相对论是否全盘否定了牛顿的经典力学理论？第1页/共22页对建立经典力学作出重要贡献的科学家对建立经典力学作出重要贡献的科学家哥白尼哥白尼 伽利略伽利略 笛卡尔笛卡尔 惠更斯惠更斯 开普勒开普勒牛顿牛顿建的经典力学体系建的经典力学体系经典力学的发展过程第2页/共22页17 世世纪纪牛牛顿顿力力学学构构成成了了体体系系。可可以以说说，这这是是物物理理学学第第一一次次伟伟大大的的综综合合。牛牛顿顿建建立立了了两两个个定定律律，一

2、一个个是是运运动动定定律律，一一个个是是万万有有引引力力定定律律，并并发发展展了了变变量量数数学学微微积积分分，具具有有解解决决实实际际问问题题的的能能力力。他他开开拓拓了了天天体体力力学学这这一一科科学学，海海王王星星和和冥冥王王星星的的发现就充分显示了这一点发现就充分显示了这一点。经典力学的发展过程第3页/共22页经典力学力动量能量生物力学热弹性力学磁流体力学化学流体动力学等离子体动力学地质力学天体力学塑性力学流体力学弹性力学刚体力学经典力学的发展过程第4页/共22页伽利略、第谷哥白尼、亚里士多德笛卡尔、胡克、哈雷等如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。如果说我看得远，那是因为我站在

3、巨人们的肩上。牛顿牛顿经经典典力力学学金金字字塔塔的的建建立立开普勒牛顿经典力学的发展过程第5页/共22页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。物理学家杨振宁曾赞颂到：“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价为科学史上最伟大的著作经典力学的发展过程第6页/共22页对牛顿运动定律受参考系限制的认识可见，在非惯性系中，牛顿定律不再成立。经典力学的局限性第7页/共22页经典力学受速度限制的分析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

4、系中，测量结果是相同的。牛顿力学的绝对时空观绝对的，真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀的与任何外界对象无关的流逝着牛顿绝对空间，就其本质来说，独立于外界任何事物，总是始终如一和静止不动的牛顿经典力学的局限性第8页/共22页一、从低速到高速 如：在一个无限大的光滑水平面上，有一质量为m的物体，在一个水平恒力F的作用下，从静止开始运动。根据牛顿第二定律可知物体将以加速度a=F/m做匀加速直线运动。由运动学公式可知：物体的速度v=at推理：随着时间的推移，物体的速度不断增大，最终可使物体获得任意速度。但事实并非如此，常识告诉我们，物体运动速度是有极限的，现在已知的最大速度是光速，且现

5、在也无法使物体运动超越这个速度。速度远小于光速时，经典力学完全适用。当物体的速度接近光速时，经典力学就不适用了。Fm第9页/共22页1905年，出生于德国的美籍物理学 家 阿 尔 伯 特 爱 因 斯 坦（18791955）发表了狭义相对论。这个理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中的速度，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。一、从低速到高速第10页/共22页相对质量在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大m0为物体静止时的质量m是物体速度为v时的长度c是真空中的光速 动质量增大一、从低速到高速第11页/共22页

6、质量随速度增大而增大 一、从低速到高速第12页/共22页什么是低速，什么是高速？通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等。与光速相接近的速度称为高速，有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近。一、从低速到高速第13页/共22页趣例当你驾驶飞快的汽车通过一个门洞时，从你的角度来看这段距离要比实际距离短得多。这种情况在日常生活中经常被忽略不被注意是因为物体运动速度都很慢，长度收缩现象不明显.。屋子中有两盏灯，A站在两盏灯中间，B以一定速度踩着滑板向一盏灯运动正好到达中间。当两灯同时打开时A看到的现象是两灯同时亮，而B看到的却是面对他的那盏先亮，背对他的

7、那盏后亮。你现在穿的是25厘米的鞋，但在宇宙飞船上的人测得你穿的鞋的长度可能就只有20厘米了。一、从低速到高速第14页/共22页二、从宏观到微观 19世纪末到20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，面且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述。20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用。第15页/共22页三.从弱引力到强引力物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用天体半径减小到一定程度时,如白矮星中子星，密度特别大，天体间的引力非常大 ，属于强引力。经典力学不再适用。黑洞这种极端条件下的宇宙天

8、体。它有极强的吸引力，光也无法逃脱。爱因斯坦广义相对论第16页/共22页相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义。它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。讨论与交流 三.从弱引力到强引力第17页/共22页互为补充，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。宏观低速高速强引力相对论、量子力学和经典力学的关系.经典力学狭义相对论广义相对论量子力学微观世界第18页/共22页1

9、.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1【答案】BCD【提示】经典力学只适用于处理宏观物体的低速运动。练习第19页/共22页 2.有关物体的质量与速度的关系的说法,正确的是（）A物体的质量与物体的运动速度无关 B物体的质量随物体的运动速度增大而增大 C物体的质量随物体的运动速度增大而减少 D当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零 B 练习第20页/共22页第21页/共22页感谢您的观赏第22页/共22页