物理必修ⅱ滬科版經(jīng)典力學的巨大成就和局限性

1、12閱讀思考：閱讀思考：1、經(jīng)典力學取得了哪些輝煌的成就？、經(jīng)典力學取得了哪些輝煌的成就？2、經(jīng)典力學在哪些領域不能適用？能說出為什、經(jīng)典力學在哪些領域不能適用？能說出為什么嗎？么嗎？3、經(jīng)典力學的適用范圍是什么？、經(jīng)典力學的適用范圍是什么？4、相對論和量子力學的出現(xiàn)是否否定了牛頓的、相對論和量子力學的出現(xiàn)是否否定了牛頓的經(jīng)典力學？應該怎樣認識？經(jīng)典力學？應該怎樣認識？3 1717世紀牛頓力學構世紀牛頓力學構成了體系?？梢哉f，這成了體系?？梢哉f，這是物理學第一次偉大的是物理學第一次偉大的綜合。牛頓建立了兩個綜合。牛頓建立了兩個定律定律: :一個是運動定律一個是運動定律, ,一個是萬有引力定律，

2、一個是萬有引力定律，并發(fā)展了變量數(shù)學微積并發(fā)展了變量數(shù)學微積分，具有解決實際問題分，具有解決實際問題的能力。他開拓了天體的能力。他開拓了天體力學，海王星和冥王星力學，海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)就充分顯示了這的發(fā)現(xiàn)就充分顯示了這一點一點 . .一、經(jīng)典力學的成就一、經(jīng)典力學的成就41 1、牛頓力學的絕對時空觀、牛頓力學的絕對時空觀伽利略和牛頓的絕對時空觀認為伽利略和牛頓的絕對時空觀認為, ,同一物體運同一物體運動的時間和長度動的時間和長度( (位移位移) )在不同的參考系中在不同的參考系中, ,測測量結果是相同的量結果是相同的. .2、牛頓的局限、牛頓的局限當一些問題牛頓解釋不了時，他就只好用上當一些

3、問題牛頓解釋不了時，他就只好用上帝的萬能來解釋，為此牛頓花費了后半生的帝的萬能來解釋，為此牛頓花費了后半生的心血，這正是牛頓的悲劇。心血，這正是牛頓的悲劇。二、經(jīng)典力學的局限性二、經(jīng)典力學的局限性5經(jīng)典力學在經(jīng)典力學在非慣性系非慣性系不再適用不再適用經(jīng)典力學在經(jīng)典力學在高速運動領域高速運動領域不再適用不再適用對于對于強引力強引力，經(jīng)典的引力理論也是不適用，經(jīng)典的引力理論也是不適用的的經(jīng)典力學在經(jīng)典力學在微觀領域微觀領域不再適用不再適用經(jīng)典物理對物理學思想和科學方法作出總結，經(jīng)典物理對物理學思想和科學方法作出總結，它只適用于宏觀、低速、弱引力的物體它只適用于宏觀、低速、弱引力的物體6 1905年

4、，愛因斯坦年，愛因斯坦（18791955）發(fā)表了）發(fā)表了狹義相對論狹義相對論:在宇宙中唯在宇宙中唯一不變的是光在真空中一不變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、長度、質(zhì)量和速度、長度、質(zhì)量和經(jīng)過的時間，都隨觀察經(jīng)過的時間，都隨觀察者的參考系（特定觀察）者的參考系（特定觀察）而變化。而變化。三、經(jīng)典力學與狹義相對論三、經(jīng)典力學與狹義相對論7相對時間相對時間 狹義相對論認為時間不是絕對的即狹義相對論認為時間不是絕對的即不不是是固定不變的。愛因斯坦指出，隨著物體（觀察固定不變的。愛因斯坦指出，隨著物體（觀察者所見到的）線性運動速度的加快，時間會變慢。者所見到的）線性運動速度的

5、加快，時間會變慢。使用同步原子鐘已證實了這個結論的正確性，將使用同步原子鐘已證實了這個結論的正確性，將一個鐘表留在地面上，而攜帶另一個以很快速度一個鐘表留在地面上，而攜帶另一個以很快速度移動（如在噴氣式飛機上），隨后進行比較，靜移動（如在噴氣式飛機上），隨后進行比較，靜止的鐘表總比另一個稍微快一點。止的鐘表總比另一個稍微快一點。-鐘慢效應鐘慢效應 021ttvc 8相對長度相對長度 愛爾蘭物理學家喬治愛爾蘭物理學家喬治佛茲杰拉德佛茲杰拉德（1851190118511901）提出，物質(zhì)會在運動的方向）提出，物質(zhì)會在運動的方向上收縮（縮?。?，這意味著根據(jù)一個靜止觀察上收縮（縮?。?，這意味著根據(jù)一個

6、靜止觀察者的觀點，一枚以接近光速運行的火箭所表現(xiàn)者的觀點，一枚以接近光速運行的火箭所表現(xiàn)出的長度會比它靜止時更短，盡管乘坐火箭的出的長度會比它靜止時更短，盡管乘坐火箭的人看來并沒有什么兩樣。愛因斯坦指出，任何人看來并沒有什么兩樣。愛因斯坦指出，任何物體以光速運動時，其長度將會縮短為物體以光速運動時，其長度將會縮短為零。 -尺縮效應尺縮效應201vLLc 9相對質(zhì)量相對質(zhì)量物體運動時的質(zhì)量與靜止質(zhì)量的關系物體運動時的質(zhì)量與靜止質(zhì)量的關系 -質(zhì)速效應質(zhì)速效應021mmvc 10倫琴發(fā)現(xiàn)X射線湯姆生發(fā)現(xiàn)電子貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射線宏觀領域宏觀領域微觀世界微觀世界11量子論則適用于微觀高速粒子的運動。量

7、子論則適用于微觀高速粒子的運動。廣義相對論的引力場理論適用于強引力作用。廣義相對論的引力場理論適用于強引力作用。 當物體的速度遠小于光速當物體的速度遠小于光速c時，相對論與經(jīng)典理時，相對論與經(jīng)典理論的結論沒有區(qū)別；當另一個重要常數(shù)即論的結論沒有區(qū)別；當另一個重要常數(shù)即“普朗克常普朗克常數(shù)數(shù)”h(66310-34J s)可以忽略不計時量子力學可以忽略不計時量子力學和經(jīng)典力學的結論沒有區(qū)別相對論和量子力學都沒和經(jīng)典力學的結論沒有區(qū)別相對論和量子力學都沒有否定過去的科學，而只認為過去有否定過去的科學，而只認為過去 的科學是自己在一的科學是自己在一定條件下的特殊情形。定條件下的特殊情形。 12 “照亮

8、我的道路照亮我的道路, ,并不斷給我并不斷給我新的勇氣去愉快地正視生活理新的勇氣去愉快地正視生活理想的是善、是美、是真想的是善、是美、是真”。Einstein 對相對論的解釋對相對論的解釋: 當你和一個漂亮姑娘在一起坐一小時當你和一個漂亮姑娘在一起坐一小時, ,你感覺只坐了一分鐘你感覺只坐了一分鐘, ,當你坐在火爐旁一當你坐在火爐旁一分鐘分鐘, ,就好象坐了一小時就好象坐了一小時, ,這就是相對論。這就是相對論?！?科學的頭腦就是去懷疑科學的頭腦就是去懷疑, , 去證實去證實, , 去發(fā)現(xiàn)的精神去發(fā)現(xiàn)的精神! ! ”Albert Einstein世紀偉人世紀偉人13相對論好像是：相對論好像是：

9、“光彩奪目的火箭，它在黑暗的夜空，突然劃出一道道十分強烈的光輝，照亮了廣闊的未知領域。” 德布羅意德布羅意 14一、經(jīng)典力學規(guī)律只能用于：一、經(jīng)典力學規(guī)律只能用于：宏觀物體、低速運動、弱引力。宏觀物體、低速運動、弱引力。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、研究飛機從深圳飛往北京的航線、研究飛機從深圳飛往北京的航線15二、相對論的基本原理二、相對論的基本原理1、相對性原理、相對性原理（1 1）相對時間）相對時間021

10、ttvc （2）相對長度）相對長度 201vLLc （3）相對質(zhì)量）相對質(zhì)量021mmvc 2、光速不變原理、光速不變原理16 據(jù)美國海軍部記載，在第二次世界大戰(zhàn)期據(jù)美國海軍部記載，在第二次世界大戰(zhàn)期間的太平洋戰(zhàn)役中，美國的間的太平洋戰(zhàn)役中，美國的“印第安納堡利印第安納堡利斯斯 ” ”號軍艦被日本潛艇擊沉。當時美國海軍號軍艦被日本潛艇擊沉。當時美國海軍部收到艦上有部收到艦上有2525名官兵乘救生艇逃離了軍艦名官兵乘救生艇逃離了軍艦的求救信號。但美國海軍部多次派出營救艦的求救信號。但美國海軍部多次派出營救艦隊和飛機去尋找，均一無所獲，最后只好宣隊和飛機去尋找，均一無所獲，最后只好宣告他們已葬身海

11、底。告他們已葬身海底。 然而，然而，19911991年年7 7月的一天，一隊菲律賓漁月的一天，一隊菲律賓漁船在菲律賓群島以南的西比斯海域上，竟然船在菲律賓群島以南的西比斯海域上，竟然發(fā)現(xiàn)了這只救生艇。發(fā)現(xiàn)了這只救生艇。17 小艇上的小艇上的25名船員雖然如驚弓之鳥、一片惶恐不名船員雖然如驚弓之鳥、一片惶恐不安的樣子，但他們?nèi)匀徊皇贻p力壯的風貌。這一安的樣子，但他們?nèi)匀徊皇贻p力壯的風貌。這一發(fā)現(xiàn)，便得美國當局感到萬分驚愕。發(fā)現(xiàn)，便得美國當局感到萬分驚愕。 當然，更使他們感到大惑不解的是，當然，更使他們感到大惑不解的是，“印第安印第安納堡利斯納堡利斯”號軍艦是號軍艦是1945年年7月月30日被擊沉的，時日被擊沉的，時隔隔46年后，他們的模樣竟和被擊沉時一模一樣，連年后，他們的模樣竟和被擊沉時一模一樣，連胡子和頭發(fā)都沒有一點變化。這胡子和頭發(fā)都沒有一點變化。這25名