《經(jīng)典力學(xué)局限性》ch

第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)局限性課后認(rèn)真閱讀課本在相對論物理學(xué)的教科書中，通常描寫著一個(gè)使人難以能理解的故事，一對年輕的孿生兄弟，哥哥乘坐一艘接近光速運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船，從地球出發(fā)，在太空遨游一圈之后返回地球，使人瞠目結(jié)舌的事發(fā)生了，他的弟弟早已是兩鬢斑白，滿臉皺紋的古稀老人，而他自己卻還是一個(gè)十七八歲的英俊少年。一、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：宏觀、低速、弱引力二、經(jīng)典力學(xué)局限性：1、不能解決高速運(yùn)動(dòng)問題（接近光速）2、不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象三、從低速到高速閱讀課本“從低速到高速”部分，回答：1、在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對論中，物體的質(zhì)量有何不同？2.狹義相對論中物體的質(zhì)量表達(dá)式是怎樣的？3..經(jīng)典力學(xué)中和狹義相對論對位移和時(shí)間在不同的參考系中的測量有何不同的看法？什么是低速，什么是高速？通常所見的物體的運(yùn)動(dòng)皆為低速運(yùn)動(dòng)，如行駛的汽車，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，有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近。1、在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對論中，對物體質(zhì)量的認(rèn)識有何不同呢？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)量隨速度的增大而增大2.狹義相對論中物體的質(zhì)量表達(dá)式是怎樣的？m0為靜止質(zhì)量，m是物體速度為v時(shí)的質(zhì)量，c是真空中的光速3.經(jīng)典力學(xué)中和狹義相對論對位移和時(shí)間再不同的參考系中的測量有何不同的看法？在經(jīng)典力學(xué)中位移和時(shí)間的測量再不同的參考系中是相同的，相對論認(rèn)為，同一過程的位移和時(shí)間的測量在不同的參考系中是不同的。一、經(jīng)典時(shí)空觀（絕對時(shí)空觀）：（1）同時(shí)的絕對性（2）時(shí)間間隔的絕對性（3）空間距離的絕對性超新星爆發(fā)的持續(xù)時(shí)間：經(jīng)典時(shí)空觀與相對論時(shí)空觀實(shí)際：2年！？牛頓：25年。{時(shí)間、長度和質(zhì)量這三者都與參考系的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)中，空間間隔（長度）s、時(shí)間t和質(zhì)量m這三個(gè)物理量都與物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān).一根尺子靜止時(shí)這樣長，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)時(shí)還是這樣長；一分鐘不論處于靜止?fàn)顟B(tài)還是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其快慢保持不變；一個(gè)物體靜止時(shí)的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量一樣.-----.這就是經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀.

到了19世紀(jì)末，面對高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，經(jīng)典力學(xué)遇到了困難.在新事物面前，愛因斯坦打破了傳統(tǒng)的時(shí)空觀，于1905年發(fā)表了題為《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》的論文，提出了狹義相對性原理和光速不變原理，創(chuàng)建了狹義相對論.狹義相對論一深?yuàn)W難懂著稱，并且他的出現(xiàn)，使整個(gè)世界都處于震驚和爭論之中，二、相對論時(shí)空觀:長度、時(shí)間和質(zhì)量都是隨物體的運(yùn)動(dòng)速度而變化的（都與參考系的運(yùn)動(dòng)有關(guān)）。長度、時(shí)間和質(zhì)量隨速度的變化關(guān)系可以用下列方程表達(dá)式：相對時(shí)間（鐘慢效應(yīng)）

v都是物體的運(yùn)動(dòng)速度，c是真空中的光速，t和t0分別為在相對靜止和運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中測得的時(shí)間相對長度（尺縮效應(yīng)）

v都是物體的運(yùn)動(dòng)速度，c是真空中的光速，L0和L分別為在相對靜止和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中沿速度方向測得的物體的長度；當(dāng)宏觀物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)（v<<c），則上面的一些結(jié)果就變?yōu)長≈L0，t≈t0，m≈m0，因而對于宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體，使用牛頓定律來處理問題，還是足夠精確的.繼狹眉義相憲對論膝之后爆，19兩15年愛腫因斯泛坦又崗建立熔了廣鏈義相插對論粥，指項(xiàng)出空堡間——時(shí)間棚不可方能離皆開物偷質(zhì)而拋獨(dú)立捆存在淺，空徹間的完結(jié)構(gòu)犬和性字質(zhì)取彩決于疲物質(zhì)拼的分申布，醉使人糕類對俊于時(shí)新間、懸空間咱和引雷力現(xiàn)宅象的唯認(rèn)識覺大大辨深化啊了.“狹義躬相對燥論”思和“解廣義輝相對現(xiàn)論”舅統(tǒng)稱振為相驢對論.時(shí)至杏今日櫻，相餅對論截的所象有結(jié)旨論和分預(yù)言另都被川大量寶的事泥實(shí)和姿觀測慢所證億實(shí)，償并且在微鳴觀粒塑子和趣宇宙皂的結(jié)算構(gòu)和冒演化等許酷多方盈面發(fā)宅揮著討重要貧作用撒，以笑普遍閱被人黃們接噴受?？蜿P(guān)于鎮(zhèn)相對粉論的賢知識讓我們嶺會在懇以后呼的學(xué)單習(xí)中夕學(xué)習(xí)販到.四、掠從宏倘觀到扎微觀閱讀挎課文念并思帶考：理相對漁論和浩量子那力學(xué)蚊的出躁現(xiàn)，雪是否漂表示危經(jīng)典籃力學(xué)慢失去局了意炮義?相對抽論和偵量子源力學(xué)商的出鄰現(xiàn)，來說明讓人類旦對自約然界材的認(rèn)響識更碎加廣森泛和弦深入貓，而敏不表源示經(jīng)識典力皆學(xué)失將去了澤意義蓮．它騾只是兔使人訪們認(rèn)杯識到惜經(jīng)典館力學(xué)繼有它寇的適閉用范剃圍：只適問用于尖低速端運(yùn)動(dòng)禁，不眨適用防于高猜速運(yùn)腫動(dòng)，充只適黎用于斜宏觀槍世界棉，不生適用慎于微高觀世帶界。五、既從弱奧引力慮到強(qiáng)常引力閱讀利課文挪并思畜考：1、經(jīng)喘典力浪學(xué)與惠行星穩(wěn)軌道對的矛剛盾是況什么嘩？2、歸宇納萬繞有引歌力定研律與偽愛因曬斯坦宵引力第理論齒的茅主要萍差異山，3、經(jīng)附典力禁學(xué)和亡相對鞭論量駛子力湊學(xué)的乓關(guān)系蘭如何氧？1、經(jīng)公典力比學(xué)與肅行星階軌道餐的矛撫盾是家什么做？牛頓摘的萬割有引亦力定寶律推棍算，雷行星濾的運(yùn)掛動(dòng)應(yīng)輩該是帝一些撇橢圓贏或圓救，行淘星沿渣著這珍些橢備圓或恐圓做衡周期他性運(yùn)孔動(dòng)，兇與實(shí)丟際觀包測結(jié)嶄果不翠符，交行星鉛的軌鼠道并羨不是盼嚴(yán)格流閉合漫的，寨它們辦的近稈日點(diǎn)咳在不阿斷旋鋤進(jìn)．2、歸眠納萬熟有引在力定恰律與駱愛因尿斯坦姑引力霞理論盞的醒主要俯差異蛛：1）牛星頓的管萬有圍引力弓定律隸認(rèn)為重：物訊體的剝半徑燈減小燥，其或表面紐奉的萬配有引搶力與陵半徑編的二螺次方扔成反黎比的耳增大飛，對關(guān)于半榜徑接降近于均零的法物體樓。其桌表面績上的齒萬有田引力脹接近捕于無泊窮大霧。2）愛背因斯倦坦理讓論認(rèn)拾為：鍵物體恭的半職徑減貿(mào)小時(shí)湯，其書表面像的萬照有引纖力比炮二次唇方成狠反比糊規(guī)律櫻增大奧得多憤，引嗓力趨蛾于無盼窮大游，發(fā)服生在倘接近嘗一個(gè)礎(chǔ)“引勤力半宏徑”混的時(shí)饅候。何為勾天體險(xiǎn)的引睡力半書徑?假定柴一個(gè)銅球形今天體過的質(zhì)叛量不椅變，雹并通扇過壓腔縮減京小它缺的半前徑，唉天體霜表面爛上的頃引力鼻將會杯增加曠，當(dāng)早引力微趨于滔無窮刮大時(shí)夏，被膚壓縮行天體付半徑刷接近倡的值——貫“引力星半徑跟”．只要敲天體悔的實(shí)獨(dú)際半波徑遠(yuǎn)凱大于攻它們覆的引臨力半視徑，忍那么遣愛因貌斯坦貫和牛笨頓的量理論易計(jì)算知出的賴力的榆差異災(zāi)并不霸很大批．但搏當(dāng)天體含的實(shí)趁際半紀(jì)徑接啄近引您力半賠徑時(shí)，恩這種開差異溉將急探劇增遍大．波這就藏是說慣，在傳強(qiáng)引閑力的恰情況跑，牛據(jù)頓的亦萬有回引力望理論陡將不碼再適囑用．3、經(jīng)設(shè)典力商學(xué)和害相對擾論量勻子力左學(xué)的膊關(guān)系誰如何惡？歷史席上的尸科學(xué)采成就親不會攪被新沸的科閣學(xué)成愚就所坊否定昨，而曬是作幅為某移些條剛件下逮的局部海情形婦，被芒包括渡在新惑的科鍵學(xué)成緊就之倍中．如泊：當(dāng)忌物體魔的速鳴度遠(yuǎn)莖小于付光速c(莫3X極10吐8m／s)時(shí)，藥相對晴論與表經(jīng)典敗理論州的結(jié)娃論沒牢有區(qū)仇別；砌當(dāng)另孔一個(gè)吹重要禍常數(shù)芽即“嗓普朗饑克常讀數(shù)”h(社6．63從X1盯0-物34嫁J·延s)可以歡忽略起不計(jì)毒時(shí)．迅量子密力學(xué)窄和經(jīng)渡典力炒學(xué)的洽結(jié)論桿沒有蘇區(qū)別今．相冷對論曉和量才子力矩學(xué)都刷沒有噸否定續(xù)過去城的科絹學(xué)。檢測飛題有關(guān)贈(zèng)科學(xué)蘋家和毫涉及緞的事殘實(shí)，炸正確索的說丑法是A．哥白得尼創(chuàng)幻玉立了奔日心愁說B．伽利燦略發(fā)俘現(xiàn)了礎(chǔ)行星琴運(yùn)動(dòng)房誠規(guī)律C.惠更文斯解濱決了驕彈性痰碰撞皂問題D．愛因疤斯坦幅提出事了量跪子論(巷A繼C)檢測霜題一列拌火車紋以速腫度v相對客地面遇運(yùn)動(dòng)蕩．如澇果地謎面上寇的人屆測得凈，某警光源爺發(fā)出褲的閃挽光同便時(shí)到俗達(dá)車顫廂的搜前壁離和后液壁，甘以下皂說法爹中正泳確的網(wǎng)是A．火車瓣上的全人測剛得，項(xiàng)閃光日先到燙達(dá)前椒壁B．火車島上的積人測氏得，沙閃光渡先到趕達(dá)后劈燕壁C．火車組上的笑人測杜得，裹閃光文同時(shí)嶄到達(dá)禿車廂的前任壁總和舉后壁D．條件價(jià)不足核，無樹法確談定(擱A奮)檢測掛題有三柜個(gè)完盼全相鼓同的軌時(shí)鐘申，時(shí)悶鐘A放在悉地面餓上，尖時(shí)鐘B、C分別趟放在沒兩個(gè)再火箭餡上，嶺以速蒼度vB和vC朝同奸一方瞞向飛員行，vB＜vC．對于英地面跡上的收觀察迅者來公說，旅則以倚下說筒法中默正確此的是A．時(shí)鐘A走得高最慢B．時(shí)鐘B走得緞最慢C．時(shí)鐘C走得恭最慢D．時(shí)鐘C走得棄最快(C)檢測臂題如果償有一碎支靜暮止時(shí)楊長30兼m的火披箭，圍以光晃速的礙二分辰之一爸的速腰度從惠觀察比者的稅身邊青掠過誘，以綱下說思法中葬正確融的是A．地面劣上的煙觀察虹者測野得的蒼火箭蝦長為30枝mB．地面榴上的嚼觀察唇者測柏得的聞火箭妖長小警于30呼mC．地面地上的帳觀察粒者測咽得的棒火箭繁長大羽于30怎mD．火箭善上的均觀察襪者測損得的患火箭棟長為30鍛m(BD)檢測迎題有關(guān)蟲物體帆的質(zhì)榮量與殺速度慢的關(guān)響系的有說法,正確籌的是A．物體與的質(zhì)杰量與未物體鄉(xiāng)豐的運(yùn)盤動(dòng)速棄度無祝關(guān)B．物體精的質(zhì)養(yǎng)量隨陣物體醫(yī)的運(yùn)翠動(dòng)速蹲度增鏟大而化增大C．物體嫁的質(zhì)宋量隨價(jià)物體給的運(yùn)把動(dòng)速寨度增挺大而鋼減少D．當(dāng)物秀體的輩運(yùn)動(dòng)震速度繁接近發(fā)光速倉時(shí)，高質(zhì)量份趨于民零(B)按照訪狹義妹相對銜論，刃不僅鉛“同趁時(shí)”擇是相床對的級，有射時(shí)候法，甚借至事擴(kuò)情的鵲先后清也都們是相送對的莫。舉彩一個(gè)醉例子沃，一寸節(jié)長館