高中物理北京海淀育中万有引力经典力学的局限性
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第六节、经典力学的局限性
一、对经典力学的整体性认识 经典力学的发展历程 1、哥白尼时代（包括开普勒的工 作）, 特点为摆脱神学统治 2、 伽利略时代,特点为建立实验方法 3、牛顿时代,特点为总结出经典力学 体系 4、 后牛顿时代,特点为经典力学的广 泛应用
经典力学的伟大成就
1、把人类对整个自然界的认识推进到一个 新水平,牛顿把天上运动和地上运动统一起 来,实现了天上力学和地上力学的综合,从力 学证明了自然界的统一性. 2、经典力学的建立首次明确了一切自然科 学理论应有的基本特征,标志着近代理论自 然科学的诞生,也成为其他各门自然科学的 典范.
结论：经典力学只适用于宏观世界，不 适用于微观世界。
二、经典力学的适用范围和局限性
3、从弱引力到强引力
水星轨道的进动 按照经典力学理论，行星沿椭圆轨 道 绕太阳运动，然而天文观测却告 诉 我们并非如此。 太阳的巨大质量使它周围的空间发生弯曲，其结果是， 行星每公转一周它的轨道的长轴都比上一个周期偏转 一个角度，这个现象叫做行星轨道的旋进。水星轨道 的进动比较显著，达到约每世纪 0.01°。 这个现象 早在广义相对论出现之前就已经发现，只是无法解释， 所以它实际是广义相对论的最早的佐证。
结论：经典力学只适用于弱引力，不适用于强 引力。
历史上的科学成就不会被新的科
学成就所否定，而是作为某些条 件之下的局部情形，被包括在新 的科学成就之中
当物体的运动速度远小于光速c时，相对论物理 学与经典物理学的结论没有区别 当普朗克常量可以忽略时，量子力学与经典力 学的结论没有区别
相对论和量子力学都没有否定过去的
v L L 1 c
二、经典力学的适用范围和局限性量的相对性：物体运动时 的质量与静止质量的关系
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2
结论：经典力学只适用于低速运动，不 适用于高速运动。
二、经典力学的适用范围和局限性
2、从宏观到微观
19世纪末和20世纪初，物理学研究深入到微观世界， 发现电子、质子等微观粒子既具有粒子性，又具有 波动性，这不能用经典力学来解释。 1924年，德国物理学家德布罗意大胆地提出，所有 的实物都具有波动性，人们把它称为物质波，也叫 德布罗意波。 20世纪20年代，量子力学理论可准确描述微观粒子 的运动规律，并在现代科学技术中发挥着重要作用。
二、经典力学的适用范围和局限性
3、从弱引力到强引力
20世纪初观测到太阳引力场引起的光 线弯曲。由于太阳引力场的作用，我 们有可能看到太阳后面的恒星.但是， 平时的明亮天空使我们无法观星，所 以最好的时机是发生日全食的时候。 1919年5月29日恰好有一次日全食，两支英国考察队 分赴几内亚湾和巴西进行观测，其结果完全证实了爱 因斯坦的预言。这是广义相对论的最早的验证。
科学
二、经典力学的适用范围和局限性
3、从弱引力到强引力
通常物体的引力场都太弱，在太阳或者行星的 引力场中，经典力学与爱因斯坦的理论得出的 引力没有和大差别。但是，对于宇宙中的有一 些天体，如白矮星密度108～ 1010 kg/m3 ，中 子星密度1016～ 1019 kg/m3 （太阳密度 1.4×103kg/m3 ，地球密度5.5×103kg/m3 ，月 球密度3.3×103kg/m3 ）其表面的引力比常见 的要强得多，牛顿的引力理论就不再适用了。
二、经典力学的适用范围和局限性
1、从低速到高速
1）同时的相对性：A、动画课件演示； 狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。 爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性 运动速度的加快，时间会变慢。 使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一 个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动 （如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止的钟 表总比另一个稍微快一点。
3、经典力学的建立对自然科学和科技的 发展、社会进步具有深远影响
⑴、经典力学形成的科学研究方法推广应用 到物理学的各个分支学科上，对经典物理 学的建立意义重大。 ⑵、经典力学与其他基础相结合产生了许多 交叉学科，促进自然科学的进一步发展 ⑶ 、经典力学在科学技术上有广泛的应用。 促进社会文明的发展。
二、经典力学的适用范围和局限性
1、从低速到高速
爱因斯坦的狭义相对论中时间与空间的观点。 1905年，出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特· 爱 因斯坦（1879──1955）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（特定观察）而变化。
二、经典力学的适用范围和局限性
1、从低速到高速
B、爱因斯坦火车 火车上的观测者说:光源在AB的中点,应同时到达A、 B两点,地面上的人看见先到达B点，后到A点。
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2
二、经典力学的适用范围和局限性
1、从低速到高速
2）长度的相对性： 动画课件演示； 爱尔兰物理学家乔治· 佛兹杰拉德（1851──1901） 提出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意 味着根据一个静止观察者的观点，一枚以接近光线 运行的火箭所表现出的长 2 度会比它静止时更短，尽 管乘坐火箭的人看来并没 0 有什么两样。爱因斯坦指 出， 任何物体以光速运动 时， 其长度将会缩短为零。
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 科学的数学原理》在1687 年出版的那一天。
杨振宁
二、经典力学的适用范围和局限性
1、从低速到高速
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
一、对经典力学的整体性认识 经典力学的发展历程 1、哥白尼时代（包括开普勒的工 作）, 特点为摆脱神学统治 2、 伽利略时代,特点为建立实验方法 3、牛顿时代,特点为总结出经典力学 体系 4、 后牛顿时代,特点为经典力学的广 泛应用
经典力学的伟大成就
1、把人类对整个自然界的认识推进到一个 新水平,牛顿把天上运动和地上运动统一起 来,实现了天上力学和地上力学的综合,从力 学证明了自然界的统一性. 2、经典力学的建立首次明确了一切自然科 学理论应有的基本特征,标志着近代理论自 然科学的诞生,也成为其他各门自然科学的 典范.
结论：经典力学只适用于宏观世界，不 适用于微观世界。
二、经典力学的适用范围和局限性
3、从弱引力到强引力
水星轨道的进动 按照经典力学理论，行星沿椭圆轨 道 绕太阳运动，然而天文观测却告 诉 我们并非如此。 太阳的巨大质量使它周围的空间发生弯曲，其结果是， 行星每公转一周它的轨道的长轴都比上一个周期偏转 一个角度，这个现象叫做行星轨道的旋进。水星轨道 的进动比较显著，达到约每世纪 0.01°。 这个现象 早在广义相对论出现之前就已经发现，只是无法解释， 所以它实际是广义相对论的最早的佐证。
结论：经典力学只适用于弱引力，不适用于强 引力。
历史上的科学成就不会被新的科
学成就所否定，而是作为某些条 件之下的局部情形，被包括在新 的科学成就之中
当物体的运动速度远小于光速c时，相对论物理 学与经典物理学的结论没有区别 当普朗克常量可以忽略时，量子力学与经典力 学的结论没有区别
相对论和量子力学都没有否定过去的
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二、经典力学的适用范围和局限性量的相对性：物体运动时 的质量与静止质量的关系
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结论：经典力学只适用于低速运动，不 适用于高速运动。
二、经典力学的适用范围和局限性
2、从宏观到微观
19世纪末和20世纪初，物理学研究深入到微观世界， 发现电子、质子等微观粒子既具有粒子性，又具有 波动性，这不能用经典力学来解释。 1924年，德国物理学家德布罗意大胆地提出，所有 的实物都具有波动性，人们把它称为物质波，也叫 德布罗意波。 20世纪20年代，量子力学理论可准确描述微观粒子 的运动规律，并在现代科学技术中发挥着重要作用。
二、经典力学的适用范围和局限性
3、从弱引力到强引力
20世纪初观测到太阳引力场引起的光 线弯曲。由于太阳引力场的作用，我 们有可能看到太阳后面的恒星.但是， 平时的明亮天空使我们无法观星，所 以最好的时机是发生日全食的时候。 1919年5月29日恰好有一次日全食，两支英国考察队 分赴几内亚湾和巴西进行观测，其结果完全证实了爱 因斯坦的预言。这是广义相对论的最早的验证。
科学
二、经典力学的适用范围和局限性
3、从弱引力到强引力
通常物体的引力场都太弱，在太阳或者行星的 引力场中，经典力学与爱因斯坦的理论得出的 引力没有和大差别。但是，对于宇宙中的有一 些天体，如白矮星密度108～ 1010 kg/m3 ，中 子星密度1016～ 1019 kg/m3 （太阳密度 1.4×103kg/m3 ，地球密度5.5×103kg/m3 ，月 球密度3.3×103kg/m3 ）其表面的引力比常见 的要强得多，牛顿的引力理论就不再适用了。
二、经典力学的适用范围和局限性
1、从低速到高速
1）同时的相对性：A、动画课件演示； 狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。 爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性 运动速度的加快，时间会变慢。 使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一 个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动 （如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止的钟 表总比另一个稍微快一点。
3、经典力学的建立对自然科学和科技的 发展、社会进步具有深远影响
⑴、经典力学形成的科学研究方法推广应用 到物理学的各个分支学科上，对经典物理 学的建立意义重大。 ⑵、经典力学与其他基础相结合产生了许多 交叉学科，促进自然科学的进一步发展 ⑶ 、经典力学在科学技术上有广泛的应用。 促进社会文明的发展。
二、经典力学的适用范围和局限性
1、从低速到高速
爱因斯坦的狭义相对论中时间与空间的观点。 1905年，出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特· 爱 因斯坦（1879──1955）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（特定观察）而变化。
二、经典力学的适用范围和局限性
1、从低速到高速
B、爱因斯坦火车 火车上的观测者说:光源在AB的中点,应同时到达A、 B两点,地面上的人看见先到达B点，后到A点。
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二、经典力学的适用范围和局限性
1、从低速到高速
2）长度的相对性： 动画课件演示； 爱尔兰物理学家乔治· 佛兹杰拉德（1851──1901） 提出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意 味着根据一个静止观察者的观点，一枚以接近光线 运行的火箭所表现出的长 2 度会比它静止时更短，尽 管乘坐火箭的人看来并没 0 有什么两样。爱因斯坦指 出， 任何物体以光速运动 时， 其长度将会缩短为零。
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 科学的数学原理》在1687 年出版的那一天。
杨振宁
二、经典力学的适用范围和局限性
1、从低速到高速
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