物理粵教版必修2知識(shí)導(dǎo)航第五章1.經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性2.經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀

第一節(jié)經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性第二節(jié)經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀知識(shí)梳理一、經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程經(jīng)典力學(xué)通常指以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為核心的矢量力學(xué)，有時(shí)也泛指描述低速宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的經(jīng)典力學(xué)體系，也稱牛頓力學(xué)或古典力學(xué)體系.從亞里士多德和阿基米德的物理學(xué)發(fā)展到經(jīng)典力學(xué)體系經(jīng)歷了約兩千年，經(jīng)歷了以哥白尼、開普勒和伽利略為代表的科學(xué)革命.牛頓在伽利略、笛卡兒、開普勒、惠更斯等人研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一次科學(xué)的偉大的綜合，即天與地、實(shí)驗(yàn)歸納與理論演繹、時(shí)空觀與方法論、數(shù)學(xué)與哲學(xué)、物理思維與技術(shù)應(yīng)用等方面的綜合，形成了一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的力學(xué)科學(xué)體系.二、經(jīng)典力學(xué)的偉大成就1.實(shí)現(xiàn)了人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的第一次理論大綜合.2.界定了自然科學(xué)應(yīng)有的基本特征.3.將“實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)”相結(jié)合的方法推廣到物理學(xué)的各個(gè)分支上，形成了完整的經(jīng)典力學(xué)體系.三、經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍（1）把一切自然現(xiàn)象都?xì)w結(jié)為機(jī)械決定論.（2）把時(shí)間、空間割裂開來，認(rèn)為它們與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無關(guān).（1）只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng).（2）只適用于宏觀物體運(yùn)動(dòng)，不適用于微觀粒子的運(yùn)動(dòng).（3）只適用于弱引力環(huán)境，不適用于強(qiáng)引力環(huán)境.四、經(jīng)典時(shí)空觀定義：牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系，稱為慣性參考系，簡(jiǎn)稱慣性系（inertialsystem）.牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系，稱為非慣性系.(1)概述：對(duì)于所有的慣性系，力學(xué)規(guī)律是相同的，或者說一切慣性系都是等效的.(2)兩個(gè)要點(diǎn)：①如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立，這個(gè)參考系叫做慣性系，相對(duì)于一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系；②力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的，或者說，任何慣性系都是平權(quán)的.(1)概述：絕對(duì)的真實(shí)的數(shù)學(xué)時(shí)間就其本質(zhì)而言，是永遠(yuǎn)均勻地流逝.絕對(duì)空間就其本質(zhì)而言是與任何外界無關(guān)，并且與任何外界事物無關(guān).這就是經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀，也稱為絕對(duì)時(shí)空觀.(2)幾個(gè)具體結(jié)論①同時(shí)的絕對(duì)性.②時(shí)間間隔的絕對(duì)性.③空間的絕對(duì)性.五、相對(duì)論時(shí)空觀1.狹義相對(duì)論（specialrelativity）的兩個(gè)假設(shè)（1）在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的——相對(duì)性原理（principleofrelativity）.（2）真空中的光速相同——光速不變?cè)?這是愛因斯坦在前人的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的假設(shè)，這兩個(gè)假設(shè)就是狹義相對(duì)論的基礎(chǔ).（1）“同時(shí)”的相對(duì)性;（2）運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢;（3）運(yùn)動(dòng)的尺子縮短.（4）物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大經(jīng)過嚴(yán)格的證明，物體有靜止質(zhì)量m0和運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量m，它們之間有如下關(guān)系：m=從上式可以看出，當(dāng)物體（一般是粒子）的速度很大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量明顯大于靜止時(shí)的質(zhì)量.知識(shí)導(dǎo)學(xué)由牛頓力學(xué)定律導(dǎo)出的動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律等，是航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ).火箭、人造地球衛(wèi)星、航天飛機(jī)、宇宙飛船、行星探測(cè)器等航天器的發(fā)射，都是牛頓力學(xué)規(guī)律的應(yīng)用范例.疑難突破1.“同時(shí)”的相對(duì)性的理解剖析：“同時(shí)性”在慣性系中，在低速時(shí)是沒有疑問的.例如一列火車在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在某車廂中的中點(diǎn)一個(gè)人點(diǎn)燃一枝蠟燭.他看到車廂前后兩壁是同時(shí)被照亮的，地面上人也應(yīng)認(rèn)為前后壁都是被同時(shí)照亮的，但有了光速不變?cè)頃r(shí)，情況就不一樣了，當(dāng)火車速度較大時(shí)，地面上的人將認(rèn)為光先到達(dá)后壁，而后到達(dá)前壁.這就是“同時(shí)的相對(duì)性.”時(shí)間進(jìn)程對(duì)于同一個(gè)參考系（慣性系）是沒有變化的，而從另一個(gè)參考系來看這個(gè)參考系才會(huì)有變化.時(shí)間進(jìn)程要能感覺出來必須是兩個(gè)參考系的相對(duì)速度很大，大到能和光速相比，這時(shí)候在光的傳播的很短時(shí)間內(nèi)，相對(duì)位移就很大了.時(shí)間進(jìn)程變慢在低速世界只能從推算中得知，然后進(jìn)行推理才能感知.剖析：在一個(gè)勻速前進(jìn)的車廂頂上有一平面鏡，正下方有一光源（閃光光源），車頂?shù)焦庠淳嚯x為h.對(duì)火車上的人來說，光從光源經(jīng)平面鏡回到光源所經(jīng)過的時(shí)間為Δt′=,對(duì)于地面上的人看到的光通過的路程為（）2=（）2h2,可得Δt=.顯然，由c＞v可知Δt＞Δt′.這說明：關(guān)于閃光從光源出發(fā)，經(jīng)小鏡反射又回到光源處所經(jīng)歷的時(shí)間，地面上的觀察者與運(yùn)動(dòng)的車上觀察者的測(cè)量結(jié)果是不同的，運(yùn)動(dòng)的車上觀察者測(cè)的時(shí)間間隔短些.該式子具有普遍意義，當(dāng)從地面觀察以速度v前進(jìn)的火車時(shí)，車上的時(shí)間進(jìn)程變慢了，不僅時(shí)間變慢了，物理、化學(xué)過程和生命的過程都變慢了，但車上的人都沒有這種感覺，他們反而認(rèn)為地面上的時(shí)間進(jìn)程變快了.剖析：如果勻速直線運(yùn)動(dòng)的火車上沿著運(yùn)動(dòng)的方向放著一根木桿，坐在火車上的人測(cè)得木桿頭尾坐標(biāo)之差是木桿的長(zhǎng)，但地面上的人則認(rèn)為他不是同時(shí)測(cè)得木桿頭尾的坐標(biāo)，因?yàn)橛捎谲囋谶\(yùn)動(dòng)、桿在運(yùn)動(dòng)，他們同時(shí)有相對(duì)性.同樣，地面上認(rèn)為是同時(shí)測(cè)量的，火車上的人認(rèn)為是不同時(shí)的，經(jīng)過嚴(yán)格的推導(dǎo)可得：l=l′l′為車上人測(cè)得的長(zhǎng)度，l為地面上人測(cè)得的長(zhǎng)度，由于1()2＜1，所以l＞l′.其意義是：相對(duì)于地面以速度v運(yùn)動(dòng)的物體，從地面上看，沿著運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度變短了，速度越大，變短得越多，但是高度卻沒有什么變化，對(duì)于車上的人來說，車上一切和往常一樣，只是地面上的物體和距離都變窄了、變短了.由于兩個(gè)參考系相對(duì)速度很大，從一個(gè)參考系看另一個(gè)參考系里的長(zhǎng)度，而且是順著速度方向的長(zhǎng)度會(huì)變短，這也是嚴(yán)格推算出來的.這可以從列車高速對(duì)開時(shí)笛聲頻率發(fā)生變化受到啟發(fā)，