66經(jīng)典力學(xué)的局限性PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)166經(jīng)典力學(xué)的局限性經(jīng)典力學(xué)的局限性問題：問題：1.速度有無極限？速度有無極限？2.微觀粒子的行為與宏觀物體是否遵循相同的規(guī)律？微觀粒子的行為與宏觀物體是否遵循相同的規(guī)律？3.時間和空間是否是絕對一成不變的？時間和空間是否是絕對一成不變的？4.牛頓建立的經(jīng)典力學(xué)已相當(dāng)完善，愛因斯坦為什么牛頓建立的經(jīng)典力學(xué)已相當(dāng)完善，愛因斯坦為什么 還要提出相對論？相對論是否全盤否定了牛頓的經(jīng)典還要提出相對論？相對論是否全盤否定了牛頓的經(jīng)典力學(xué)理論？力學(xué)理論？經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)力力動量動量能量能量生物力學(xué)生物力學(xué)熱彈性力學(xué)熱彈性力學(xué)磁流體力學(xué)磁流體力學(xué)化學(xué)流體動力學(xué)化學(xué)流體動力學(xué)等離子體動力學(xué)等離子體動力

2、學(xué)地質(zhì)力學(xué)地質(zhì)力學(xué)天體力學(xué)天體力學(xué)塑性力學(xué)塑性力學(xué)流體力學(xué)流體力學(xué)彈性力學(xué)彈性力學(xué)剛體力學(xué)剛體力學(xué)哥白尼、亞里士多德哥白尼、亞里士多德笛卡爾、胡克笛卡爾、胡克、哈雷等、哈雷等開普勒開普勒牛頓牛頓經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，萬有引力定律的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，萬有引力定律更是樹立了人們對牛頓物理學(xué)的尊敬。更是樹立了人們對牛頓物理學(xué)的尊敬。物理學(xué)家楊振寧曾贊頌到物理學(xué)家楊振寧曾贊頌到：“如果一定要舉出某個如果一定要舉出某個人、某一天作為近代科學(xué)人、某一天作為近代科學(xué)誕生的標(biāo)志，我選牛頓誕生的標(biāo)志，我選牛頓自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理在在1687年出版的那一天。年出版的那一天?！迸ｎD

3、的牛頓的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理理被評價為科學(xué)史上最偉被評價為科學(xué)史上最偉大的著作大的著作對牛頓運動定律受參考系限制的認(rèn)識對牛頓運動定律受參考系限制的認(rèn)識可見，在非慣性系中，牛頓定律不再成立可見，在非慣性系中，牛頓定律不再成立。經(jīng)典力學(xué)受速度限制的分析經(jīng)典力學(xué)受速度限制的分析伽利略和牛頓的絕對時空觀認(rèn)為，同一物體運動伽利略和牛頓的絕對時空觀認(rèn)為，同一物體運動的時間和長度（位移）在不同的參考系中，測量的時間和長度（位移）在不同的參考系中，測量結(jié)果是相同的。結(jié)果是相同的。牛頓力學(xué)的絕對時空觀牛頓力學(xué)的絕對時空觀絕對的，真正的和數(shù)學(xué)的時間自己流逝著，并絕對的，真正的和數(shù)學(xué)的時間自己流逝著，

4、并由于它的本性而均勻的與任何外界對象無關(guān)的由于它的本性而均勻的與任何外界對象無關(guān)的流逝著流逝著牛頓牛頓絕對空間，就其本質(zhì)來說，獨立于外界任何事物絕對空間，就其本質(zhì)來說，獨立于外界任何事物，總是始終如一和靜止不動的，總是始終如一和靜止不動的牛頓牛頓一、從低速到高速一、從低速到高速 如：在一個無限大的光滑水平面上如：在一個無限大的光滑水平面上，有一質(zhì)量為，有一質(zhì)量為m的物體，在一個水平的物體，在一個水平恒力恒力F的作用下，從靜止開始運動。的作用下，從靜止開始運動。根據(jù)牛頓第二定律可知物體將以加速根據(jù)牛頓第二定律可知物體將以加速度度a=F/m做勻加速直線運動。做勻加速直線運動。由運動學(xué)公式可知：物體

5、的速度由運動學(xué)公式可知：物體的速度v=at推理推理：隨著時間的推移，物體的速度不斷增大，最終可使物體獲：隨著時間的推移，物體的速度不斷增大，最終可使物體獲得任意速度。但事實并非如此，常識告訴我們，物體運動速度是得任意速度。但事實并非如此，常識告訴我們，物體運動速度是有極限的，現(xiàn)在已知的最大速度是光速，且現(xiàn)在也無法使物體運有極限的，現(xiàn)在已知的最大速度是光速，且現(xiàn)在也無法使物體運動超越這個速度。動超越這個速度。速度遠(yuǎn)小于光速時，經(jīng)典力學(xué)完全適用。當(dāng)物速度遠(yuǎn)小于光速時，經(jīng)典力學(xué)完全適用。當(dāng)物體的速度接近光速時，經(jīng)典力學(xué)就不適用了。體的速度接近光速時，經(jīng)典力學(xué)就不適用了。 Fm1905年，出生于德國的

6、美籍物理年，出生于德國的美籍物理學(xué) 家 阿 爾 伯 特學(xué) 家 阿 爾 伯 特 愛 因 斯 坦 （愛 因 斯 坦 （18791955）發(fā)表了狹義相對論）發(fā)表了狹義相對論。這個理論指出在宇宙中唯一不。這個理論指出在宇宙中唯一不變的是光線在真空中的速度，其變的是光線在真空中的速度，其它任何事物它任何事物速度、長度、質(zhì)速度、長度、質(zhì)量和經(jīng)過的時間，都隨觀察者的量和經(jīng)過的時間，都隨觀察者的參考系而變化。參考系而變化。一、從低速到高速一、從低速到高速相對質(zhì)量相對質(zhì)量021mmc v在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不變的，但愛在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不變的，但愛因斯坦的狹義相對論指出，物體的質(zhì)量隨速因斯坦的狹義

7、相對論指出，物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大度的增大而增大m0為物體靜止時的質(zhì)量為物體靜止時的質(zhì)量m是物體速度為是物體速度為v時的長度時的長度c是真空中的光速是真空中的光速 動質(zhì)量增大動質(zhì)量增大一、從低速到高速一、從低速到高速質(zhì)量隨速度增大而增大質(zhì)量隨速度增大而增大 一、從低速到高速一、從低速到高速什么是低速，什么是高速？什么是低速，什么是高速？ 通常所見的物體的運動皆為低速運動，如行駛的通常所見的物體的運動皆為低速運動，如行駛的汽車，發(fā)射的導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星及宇宙飛船等。汽車，發(fā)射的導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星及宇宙飛船等。與光速相接近的速度稱為高速，有些微觀粒子在與光速相接近的速度稱為高速，有些微觀粒子在一定條

8、件下其速度可以與光速相接近。一定條件下其速度可以與光速相接近。一、從低速到高速一、從低速到高速趣例趣例當(dāng)你駕駛飛快的汽車通過一個門洞時，從你的角度來看這當(dāng)你駕駛飛快的汽車通過一個門洞時，從你的角度來看這段距離要比實際距離短得多。這種情況在日常生活中經(jīng)常段距離要比實際距離短得多。這種情況在日常生活中經(jīng)常被忽略不被注意是因為物體運動速度都很慢，長度收縮現(xiàn)被忽略不被注意是因為物體運動速度都很慢，長度收縮現(xiàn)象不明顯象不明顯.。屋子中有兩盞燈，屋子中有兩盞燈，A站在兩盞燈中間，站在兩盞燈中間，B以一定速度踩著以一定速度踩著滑板向一盞燈運動正好到達(dá)中間。當(dāng)兩燈同時打開時滑板向一盞燈運動正好到達(dá)中間。當(dāng)兩燈

9、同時打開時A看看到的現(xiàn)象是兩燈同時亮，而到的現(xiàn)象是兩燈同時亮，而B看到的卻是面對他的那盞先看到的卻是面對他的那盞先亮，背對他的那盞后亮。亮，背對他的那盞后亮。你現(xiàn)在穿的是你現(xiàn)在穿的是25厘米的鞋，但在宇宙飛船上的人測得你厘米的鞋，但在宇宙飛船上的人測得你穿的鞋的長度可能就只有穿的鞋的長度可能就只有20厘米了。厘米了。一、從低速到高速一、從低速到高速二、從宏觀到微觀二、從宏觀到微觀 19世紀(jì)末到世紀(jì)末到20世紀(jì)初，人們相繼世紀(jì)初，人們相繼發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性，面子，發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性，面且具有且具有波動性波動性，它們的運動規(guī)律

10、不，它們的運動規(guī)律不能用經(jīng)典力學(xué)描述。能用經(jīng)典力學(xué)描述。 20世紀(jì)世紀(jì)20年代，建立了年代，建立了量子力量子力學(xué)學(xué)，它能夠正確地描述微觀粒子，它能夠正確地描述微觀粒子運動的規(guī)律性，并在現(xiàn)代科學(xué)技運動的規(guī)律性，并在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮了重要作用。術(shù)中發(fā)揮了重要作用。三三. .從弱引力到強(qiáng)引力從弱引力到強(qiáng)引力物體間的萬有引力是弱引力，經(jīng)典力學(xué)適用物體間的萬有引力是弱引力，經(jīng)典力學(xué)適用天體半徑減小到一定程度時天體半徑減小到一定程度時, ,如白矮星中子星，密如白矮星中子星，密度特別大，天體間的引力非常大度特別大，天體間的引力非常大 ，屬于強(qiáng)引力。，屬于強(qiáng)引力。經(jīng)典力學(xué)不再適用。黑洞這種極端條件下的宇宙經(jīng)

11、典力學(xué)不再適用。黑洞這種極端條件下的宇宙天體。它有極強(qiáng)的吸引力，光也無法逃脫。天體。它有極強(qiáng)的吸引力，光也無法逃脫。愛因斯坦廣義相對論愛因斯坦廣義相對論相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，是否表示經(jīng)典力學(xué)失去了意義相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，是否表示經(jīng)典力學(xué)失去了意義? ? 相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，說明人類對自然界的認(rèn)識更相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，說明人類對自然界的認(rèn)識更加廣泛和深入，而不表示經(jīng)典力學(xué)失去了意義。它只是加廣泛和深入，而不表示經(jīng)典力學(xué)失去了意義。它只是使人們認(rèn)識到經(jīng)典力學(xué)有它的使人們認(rèn)識到經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍：適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動，只適用于低速運動，不適用于高速運動，只適

12、用于宏觀世界，不適用于微觀世界。只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。討論與交流討論與交流 三三. .從弱引力到強(qiáng)引力從弱引力到強(qiáng)引力互為補(bǔ)充，互不矛盾，互不否定共同支撐起物理學(xué)科的骨架互為補(bǔ)充，互不矛盾，互不否定共同支撐起物理學(xué)科的骨架。宏觀低速宏觀低速高速高速強(qiáng)引力強(qiáng)引力相對論、量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系相對論、量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系. .經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)狹義相對論狹義相對論廣義相對論廣義相對論量子力學(xué)量子力學(xué)微觀世界微觀世界1.牛頓定律能適用于下列哪些情況？牛頓定律能適用于下列哪些情況？ A.研究原子中電子的運動研究原子中電子的運動 B.研究研究“神州神州”五號的高速發(fā)射五號的高速發(fā)射 C.研究地球繞太陽的運動研究地球繞太陽的運動 D.研究飛機(jī)從深圳飛往北京的航線研究飛機(jī)從深圳飛往北京的航線1【答案答案】BCD【提示提示】經(jīng)典力學(xué)只適用于處理經(jīng)典力學(xué)只適用于處理宏觀宏觀物體的物體的低速運動低速運動。練習(xí)練習(xí) 2.有關(guān)物體的質(zhì)量與