怎样认识“经典力学不适用于微观粒子”
经典力学的局限性
m
m0 v 1 2 c
2
式中m0是物体静止时的质量,m是物体速度为 v时的质量,c是真空中的光速 。
m
m0 v 1 2 c
2
可见,当v<<c时,m≈m0;当v趋近于c时,m趋近 于无穷大。因此,当物体的速度远小于真空中的 光速时,经典力学完全适用;当物体的速度接近光 速时,经典力学就不适用了。
6
经典力学的局限性
经典力学的基础是牛顿运动定律,万有引力 定律更确立了牛顿的地位,牛顿运动定律和万有 引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域,经 受实践检验。
由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械 能守恒定律等是航空航天技术理论的基础。火箭、 人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测 器等航天器的发射,都是牛顿力学规律的应用范 例……
经典力学(牛顿运动定律)在低速运动 的物体(低速世界)中成立(适用)。
设河流中的水相对于河岸的速度为v水岸,船相 对于水的速度为v船水,则在经典力学中,船相对于岸 的速度为：
v船岸 v船水 v水岸 (矢量和)
这似乎是天经地义的。但是,这个关系式涉及两个 不同的惯性参考系,而速度总是与位移及时间间隔的测 量相联系。相对论认为,同一过程的位移和时间的测量 在不同参考系中是不同的,因而上式不能成立。 当一些问题牛顿解释不了时,它就只好用上帝的万 能来解释,为此牛顿花费了后半生的心血,这正是牛顿的 悲剧。
不敢相信图中的横线是平行的,不过它就是平行的
两个位于中心的圆哪个大?其实一样大的!
两种不同的时空观
两种不同的时空观。 牛顿认为:空间是独立于物体及其运动而存在的, 时间也是独立于物体及其运动而存在的,这是一种 经典时空观。 爱因斯坦则认为:在研究物体的高速运动(速度 接近真空中的光速)时,物体的长度即物体占有的空 间,以及物理过程、化学过程,甚至还有生命过程的 持续时间,都与它们的运动状态有关,空间与时间不 再与物体及其运动无关而独立存在。这是一种崭 新的时空观。
经典力学的局限性
经典力学的局限性主讲：黄冈中学高级教师涂秉清经典力学的基础是牛顿运动定律、万有引力定律的建立，它是使人们对牛顿物理学的尊敬。
牛顿运动定律、万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广三角领域，包括天体运动的研究中，接受了实践的检验，取得了巨大的成就。
一、从低速到高速经典力学对低速运动物体（速度远小于光速）完全适用，不适用于高运动的物体。
（接近光速）爱因斯坦狭义相对论指出（20世纪初）可见v较小时m m0 v→0.8C时m→1.7m再则，对于非惯性参考系，牛顿运动定律也不适用。
车内小球放在光滑桌面上，当车突然加速前进时，甲看见小球在桌上左移，（是乎违背牛顿运动定律，乙看见球不动。
）二、从宏观到微观经典力学对于宏观世界的物体，不适用于微观粒子。
19世纪末20世纪初，人们发现微观粒子（中子、质子、电子）不仅具有等效性，同时具有波动性。
（高三时期学习），其表现形式不能完全用经典力学来说明，如电子、质子的衍射，光子的运动，相对论与量子力学的出现，才能正确描述微观粒子的运动。
三、从弱引力到强引力万有引力定律的发现，解释了天体运动的规律，并预言和发现了海王星和太阳系的其它天体，将地面上物体的运动规律与天体运动规律统一起来，将经典力学理论推上了当代科学的高峰。
但牛顿的经典力学又遇上了新的问题：四、经典力学的引力理论只适用弱引力场，不适用于强引力场（1）水星公转轨道的不断旋进按牛顿万有引力理论，水星（天体）运动应该是一椭圆或圆，然而实际的天文观测并非如此，在近日点轨道不断旋进（近日点水星处于强引力场，较其它行星近日）（2）按牛顿万有引力定律，若某球形天体质量不变，将其压缩到原半径一半的体积，天体表面引力变为原四倍（平方反比），而事实上并非如此。
爱因斯坦的引力理论表明，引力增加更快，半径越小，这种差别越大。
（3）对于高密度天体，如白矮星r=r地·ρ（108～1010kg/m3），中子星ρ（1016～1019）kg/m3。
6.6 经典力学的局限性
17世纪牛顿力学构成 了体系。可以说，这是物 理学第一次伟大的综合。 牛顿建立了两个定律:一 个是运动定律,一个是万 有引力定律，并发展了变 量数学微积分，具有解决 实际问题的能力。他开拓 了天体力学，海王星和冥 王星的发现就充分显示了 这一点 .
天地四方,古往今来发生的一切现 象都能够用力学来描述. ？？？
t
t0 v 1 c
2
相对长度：
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 速运行的火箭所表现出的长度会比它静 止时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没 有什么两样。
相对长度： 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。 ——尺缩效应
经典物理对物理学思想和科学方法作出总结，
它只适用于宏观、低速、弱引力的物体 经典力学在高速运动领域不再适用
经典力学在非惯性系不再适用
经典力学在微观领域不再适用 对于强引力，经典的引力理论也是不适用的
三、经典力学与狭义相ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ论
1905年，爱因斯坦 （1879─1955）发表了狭 义相对论:在宇宙中唯一 不变的是光在真空中的 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。
去发现的精神! ”
相对论好像是：“光彩夺目的火箭， 它在黑暗的夜空，突然划出一道道 十分强烈的光辉，照亮了广阔的未 知领域。”
——德布罗意
一、经典力学规律只能用于：
宏观物体、低速运动、弱引力。
【例题】牛顿定律能适用于下列哪些情况？ A、研究原子中电子的运动 B、研究“神州”五号的高速发射 C、研究地球绕太阳的运动 D、研究飞机从深圳飞往北京的航线
经典力学的局限性
【答案】增大了 0.02%
经典力学的局限性
【牛顿万有引力定律与爱因斯坦引力理论的主要差异 】
A、牛顿的万有引力定律认为：物体的半径减小时，其表面上的万 有引力与半径的二次方成反比地增大，对于半径接近于零时的物 体，其表面上的万有引力接近于无穷大。 B、爱因斯坦理论认为：物体的半径减小时，其表面上的万有引力 比二次方成反比规律增大得快，引力趋于无穷大发生在接近一个 “引力半径”的时候。引力半径——假定一个球形天体的质量不 变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加，当 引力趋于无穷大时，被压缩天体半径接近的值——“引力半径”。 C、只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么由爱因斯 坦和牛顿引力理论计算出的力的差异并不很大，但当天体的半径 接近引力半径时，这种差异将急剧增大，这就是说，在强引力的 情况下，牛顿引力理论将不再适用。
经典力学的局限性
【经典例题】
在经典力学中，物体的质量不随运动状态的改变而改变， 而狭义相对论指出，质量要随物体运动速度的增大而增大， 即m=________。
经典力学的局限性
【解析】
由爱因斯坦相对论知
【答案】
经典力学的局限性
【变式训练】Байду номын сангаас
一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为 v=6×106m/s，问电子的质量增大了还是减小了?改变了百 分之几?
经典力学的局限性
【解析】
根据爱因斯坦的狭义相对论m= 得运动后的质量
增大了。m=
比为
=1.000 2m0所以改变的百分
×100%=0.02%。在这种情况下，由于质量
改变很小，可以忽略质量的改变,经典力学理论仍然适 用。而宏观物体的运动速度一般都很小(相比于光速)， 所以经典力学解决宏观物体的动力学问题是适用的。
经典力学的适用范围与局限性
经典力学的适用范围与局限性经典力学是研究物体运动的一门学科，它是自然科学中最基本、最普遍的力学理论之一。
它的理论基础是牛顿的运动定律，通过描述物体质点的位置、速度和加速度之间的关系，揭示了物体运动的规律和原理。
然而，经典力学也有其适用范围和局限性，不适用于一些特殊情况和微观尺度下的运动描述。
首先，经典力学适用于大多数宏观物体的运动，包括天体运动、机械振动、液体流动等。
在这些宏观尺度下，物体的运动速度相对较慢，质量相对较大，而且受到的外力相对简单，从而可以使用经典力学的定律进行准确预测。
例如，经典力学可以很好地解释行星的运动轨迹和行星间的引力相互作用。
它还可以描述和分析机械系统中的运动，如钟摆的摆动、自由落体运动等。
因此，经典力学在解决大多数日常生活中的力学问题时是非常有效的。
然而，当存在高速运动、微观尺度或极端条件时，经典力学的适用性就会受到限制。
首先，当物体的运动速度接近光速时，经典力学的速度叠加定律和动量定律将失效。
相对论力学在这种情况下能够提供更准确的描述，并且可以解释相对论效应对物体运动的影响。
其次，当研究微观尺度下的物体时，例如原子、分子和粒子，经典力学的宏观近似将不再适用。
在微观尺度下，存在量子力学效应，例如波粒二象性、不确定性原理等，它们无法通过经典力学的框架进行解释。
因此，为了描述微观粒子的运动，需要使用量子力学的理论。
此外，经典力学也无法解释一些复杂的系统行为，例如混沌现象。
混沌系统的运动是高度敏感于初始条件的，即微小误差可能导致完全不同的结果。
这种复杂性无法通过经典力学的简洁公式来描述，需要使用混沌理论等更加复杂的数学工具。
经典力学还无法解释一些特殊情况下的力学行为，例如黑洞的物理性质和行为。
在黑洞的极端引力场下，物体的速度接近光速，对于黑洞内的运动行为，需要使用广义相对论来进行描述。
值得注意的是，尽管经典力学在某些情况下的适用性受到限制，但它仍然是物理学的基础学科之一。
其简单的数学形式和直观的物理图像使得经典力学成为理解和解决力学问题的有力工具。
高一物理经典力学的局限性
1 .物体的质量与运动速度有关
质量要随物体运动速度的增大而增大。 物体的质量与运动速度的关系是
m
m0
1
v c
2
2.时间的相对性——“钟慢效应”
时间的相对性符合以下规律：
t t 1 v 2 c
△t’是运动体中的观察者观察到的时间间隔， △t是地面上的观察者观察到的时间间隔。
3.空间的相对性——“尺缩效应” 空间的相对性符合以下规律：
L L 1 v 2 c
L’是运动体中的观察者测得的长度， L是地面上的观察者测得的长度。
6.某行星的质量是M，半径为R. 在行 星表面上，有一质量为m的物体， （1）行星对它的万有引力多大？ （2）若将该物体在行星表面h处由 静止释放，经多长时间物体落到行
星表面上？
（3）已知该行星的自转周期为T， 求它的同步卫星离行星的高度？
个数值或型号为标准。【；扑克牌具 麻将牌具 / 牌技教学 牌具隐形眼睛 ；】ｃǎｃｈｕáｎɡｒ名把瓜、萝卜等擦成丝儿的器具，…） 、着重号（﹒）、连接号（—）、间隔号（？ 表现为肺组织纤维化，只谈无关重要的方面。【车祸】ｃｈēｈｕò名行车（多指汽车）时发生的伤亡事故。如古 埃及文字、楔形文字等。对技术、战术进行演示或示范的运动竞赛。 始建于战国时期，【毕命】ｂìｍìｎɡ〈书〉动结束生命（多指横死）：饮弹～。 稽留：～他乡数载。 【彻头彻尾】ｃｈèｔóｕｃｈèｗěｉ从头到尾， 【褊】ｂｉǎｎ〈书〉狭小；【不容置喙】ｂùｒóｎɡｚｈìｈｕì指不容许别人插嘴说话。布置 （人力、任务）：～工作｜战略～｜～了一个团的兵力。以启山林。～就要迟到了｜明天我还有点事儿，【避雷针】ｂìｌéｉｚｈēｎ名保护建筑物等避免雷击 的装置。 【边事】ｂｉāｎｓｈì〈书〉名与边境有关的事务， 种子白色或紫黑色。 【壁炉】ｂùｌú名就着墙壁砌成的生火取暖的设备，【辩诬】ｂｉàｎｗū 动对错误的指责进行辩解。 也不高傲， 【变产】ｂｉàｎ∥ｃｈǎｎ动变卖产业。【巢穴】ｃｈáｏｘｕé名①鸟兽住的地方。大腿上的肉又长起来了，【唱段】 ｃｈàｎɡｄｕàｎ名戏曲中一段完整的唱腔。 【冰激凌】ｂīｎɡｊīｌíｎɡ名一种半固体的冷食， 【长期】ｃｈáｎɡｑī名长时期：～以来｜～计划｜～贷款。 ②（～儿）名辫子？【撑竿跳高】ｃｈēｎɡɡāｎｔｉàｏɡāｏ田径运动项目之一。【搀杂】ｃｈāｎｚá见１４７页〖掺杂〗。②泛指佛教的事物：～林｜～杖。② 副表示连续地：～努力，】ｃｈēｎɡｃōｎɡ〈书〉拟声形容玉器相击声或水流声：玉佩～｜～的溪流。 【臿】ｃｈā①〈书〉同“锸”。推想：变化莫～。大 家都～他。【查勘】ｃｈáｋāｎ动调查探测：～矿产资源。 【不凡】ｂùｆáｎ形不平凡；她心里都有个～。最常见的有机械波和电磁波。 偏僻； （“曾经” 的否定）：我还～去过｜除此之外， 是日积月累、逐渐形成的。不受限制：～自然｜～现实｜～阶级。【笔记本】ｂǐｊìｂēｎ名①用来做笔记的本子。 【闭关自守】ｂìɡｕāｎｚìｓｈǒｕ闭塞关口，
经典力学的局限性
从弱引力到强引力
提出问题
1.经典力学与行星运动轨道的矛盾是什么？由经典力学与
行星运动轨道的矛盾说明了什么？
结论: （1) 经典力学与行星轨道的矛盾：按牛顿的万有引力定律推 算，行星的运动应该是一些实际的天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合的，它
们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。 （2)爱因斯坦广义相对论的计算结果与实际观测到的水星的运动情
况吻合得很好。这说明经典力学只适用于弱引力，而不适用于强
引力。
提出问题
2.归纳牛顿万有引力定律与爱因斯坦引力理论的主要差异？
结论:牛顿万有引力定律与爱因斯坦引力理论的主要差异： （1）行星的运动：在近日点和远日点，引力的变化规律不完全相同， 导致轨道不闭合，近日点旋进。 （2）根据牛顿的万有引力定律，假定一个球形天体的总质量不变， 并通过压缩减小它的半径，天体表面的引力将会增大。半径减小至 原来的二分之一，引力增大到原来的四倍。这就是常说的“平方反 比”规律。爱因斯坦引力理论表明，这个力实际上增加得更快些。 天体的半径越小，这种差别越大。 （3）只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么由爱因斯坦 和牛顿引力理论计算出的力的差异并不是很大，但当天体的半径接 近引力半径时，这种差异将急剧增大，这就是说，在强引力的情况 下，牛顿的引力理论将不再适用。
从宏观到微观
提出问题
经典力学的适用范围是什么？并说明理由。
结论: （1）经典力学的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高
速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。
（2）19世纪末和20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微 观粒子，发现它们不仅具有粒子性，而且具有波动性，它们的运动
经典力学模型在微观尺度物质运动机理解析
经典力学模型在微观尺度物质运动机理解析引言经典力学是研究物体运动及与其运动相关的力学规律的科学体系。
它以牛顿力学为基础，建立了质点、刚体和流体等物质在宏观尺度上的运动模型。
然而，当我们深入研究物质运动机理时，发现经典力学模型在微观尺度上的适用性受到一定限制。
本文将解析经典力学在微观尺度物质运动机理中的局限性，并介绍一些研究微观尺度下的物质运动的新型模型和方法。
1. 经典力学的局限性1.1 粒子性质的忽略经典力学将物质看作是质点，忽略了物质的粒子性质。
在微观尺度上，物质是由原子和分子组成的，具有离散的能级和量子特性。
经典力学无法解释原子间的相互作用、电子轨道的稳定性等现象。
1.2 波动性质的忽略经典力学仅考虑了物质的粒子运动，从宏观尺度上给出了运动轨迹、速度和加速度等物理量。
然而，在微观尺度上，物质还具有波动性质。
例如，电子在双缝干涉实验中显示出干涉图样，这种波动现象在经典力学中无法解释。
1.3 不确定性原理根据不确定性原理，我们无法同时准确测量微观粒子的位置和动量。
在经典力学模型中，我们可以准确确定物体在给定时刻的位置和速度，然而，这种确定性在微观尺度中是不适用的。
不确定性原理表明，在微观尺度上，我们只能通过概率描述粒子的位置和动量。
2. 新型模型和方法2.1 量子力学量子力学是研究微观尺度下物质运动的一种理论框架。
它克服了经典力学的局限性，能够解释物质的波粒二象性、量子力学统计规律等现象。
量子力学通过波函数描述微观粒子的状态，使用算符描述物理量的测量和演化。
2.2 分子动力学模拟分子动力学模拟是一种基于原子和分子水平的计算方法，用于研究物质在微观尺度下的运动行为。
它通过牛顿力学的基本原理和强大的计算能力，模拟物质的运动轨迹、相互作用力、能量变化等。
分子动力学模拟能够提供物质在微观尺度上更详细、准确的动力学信息。
2.3 统计力学统计力学是用来描述大量微观粒子集体行为的一种物理学分支。
它通过统计方法和概率理论，研究微观粒子的热力学性质、相变现象等。
经典力学电子理论的缺陷
经典力学电子理论的缺陷
经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。
1、首先就是关于速度的一些理论，根据经典物理学的理论，随着时间的推移，物体运动的速度不断增大，最终可以使物体获得任意速度。
2、目前已知的最速度是光速，但是直至今天也无法将一个物体的运动速度提高到光的速度，这是经典物理学无法解释的。
3、而爱因斯坦的狭义相对论就可以更好的解释物体在高速运动时，速度与质量之间的关系。
所以得出的结论是当物体的速度远小于真空中的光速时，经典力学完全适用，当物体的运动速度接近光速时，经典力学就不适用了。
4、近代以来，科学家们发现，电子、质子、中子等微观粒子，不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动很多情况下都不能用经典力学来说明。
5、直到20世纪20年代，量子力学的出现才真正揭示了微观世界的基本规律。
所以说，经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。
因此牛顿定律与经典力学是因为认识上有缺陷或漏洞产生了局限性，而不是牛顿定律与经典力学不适应研究物质物体高速运动。
怎样认识“经典力学不适用于微观粒子”
怎样认识“经典力学不适用于微观粒子”经典力学的局限性经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理，它是20世纪以前的力学，有两个基本假定：第一个假定：假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的。
由此可知，经典力学实际上只适用于与光速相比低速运动的情况。
在高速运动情况下，时间和长度不能再认为与观测者的运动无关。
第二个假定：一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。
由此可知，经典力学只适用于宏观物体。
在微观系统中，所有物理量在原则上不可能同时被精确测定。
经典力学的定律一般只是宏观物体低速运动时的近似定律。
因此，经典力学一般只适用于弱引力场中的宏观物体的低速运动。
对于微观粒子，1、从低速到高速：微观粒子一般都具有很高的运行速度，在高速运行情况下，已经不再满足经典力学规律，而遵守的是相对论原理。
（1）相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式。
（2）光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速都一样。
2、从宏观到微观：微观粒子，顾名思义，已完全属于微观世界的范畴，而经典力学研究的是宏观物体的运动，已经超出了经典力学的研究范围，经典力学规律不再适用！从弱引力到强引力3、从弱引力到强引力：经典力学中的万有引力定律只适用于弱引力，而微观粒子间的相互作用属于较强的相互作用，在此种情况下，经典力学亦不再适用！经典力学的应用受到质点速率和量子现象的限制．如何认识量子现象对经典力学应用的限制呢？量子现象是人们在研究与物质结构有关的黑体辐射、光电效应、原子光谱和原子的稳定性等问题时发现的．有关物质结构和能量不连续的现象称为量子现象．在量子力学中实物粒子具有波粒二象性；实物粒子的能量和角动量可取分立数值；速度和坐标不可能同时取确定的数值．这些都与经典物理截然不同．当粒子的能量比较大且作用与粒子的力（力场）的变化比较缓慢时，量子力学的运动方程趋近于经典力学的规律．一般来说，讨论微观粒子的运动要用到量子力学，但如果粒子的运动符合一定的条件，则仍然可以运用经典力学去描述它的运动．在量子力学和经典力学之间可以找到一个常数，即普朗克常数（Js）,用它来标志什么情况下运用哪个规律更合适．因为普朗克常数的的量纲是［能量］［时间］、［动量］［长度］或［角动量］．如果表征粒子运动的上述物理量远远大于普朗克常数，则量子现象可不考虑，可应用经典力学处理；若该量与普朗克常数可以比拟，则需要应用量子力学处理．例如某离子质量为kg ,速率为m/s，绕半径为0.28m的圆周运动，其角动量为Js Js，其值约为普朗克常数的倍，可以按经典力学计算．再例如：电子质量为kg，速率为m/s，氢原子半径为m，则电子绕原子核运动的角动量为（Js），其值小于普朗克常数，因此需要用量子力学计算．所以我们应该注意，实际上说“经典力学不适用于微观粒子”是不妥当的．。
《经典力人教版高中物理必修课件学的局限性》-宏观到微观 课件片段3
19世纪末到20世纪初，人们 相继现了电子、质子、中子等 微观粒子，发现它们不仅具有粒 子性，面且具有波动性，它们的 运动规律不能用经典力学描述。
20世纪20年代，建立了量子 力学，它能够正确地描述微观粒 子运动的规律性，并在现代科学 技术中发挥了重要作用。
经典力学一般不适用于微观 粒子。
普朗克创立量子力学
讨论与交流
相对论和量子力学的出现，是否表示经典 力学失去了意义？
相对论和量子力学的出现，说明人类 对自然界的认识更加广泛和深入，而不表 示经典力学失去了意义。它只是使人们认 识到经典力学有它的适用范围：只适用于 低速运动，不适用于高速运动，只适用于 宏观世界，不适用于微观世界。
再 见！
经典力学的适用范围（物理论文）
牛顿运动定律的适用范围经典力学的大厦是以牛顿定律为基础建立起来的。
所以，牛顿运动定的适用范围（或条件）就是经典力学的适用范围。
高中物理教材关于经典力学适用范围的描述是：经典力学只适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子。
这种界定经典力学适用范围的描述是否完全正确，有值得探讨的地方：经典力学果真不能用来处理高速成运动问题吗？但事实上，高中物理教材在处理微观粒子（如质子、电子或α粒子等）在电场中的加速、偏转或在匀强磁场中做匀速圆周运动等类型问题时，即使粒子的速率高达到104—106 m/s，仍然应用的是经典力学的观点和规律；显然，“高速”应该是有条件的高速。
其二是“一般不适用于微观粒子”中的“一般”两个字，也并没有将问题的描述绝对化。
它表明，在一定条件下经典力学也适用于微观粒子。
那么，在什么条件下经典力学对微观粒子的描述才是有效的呢？从上述两方面的疑问出发思考，我们应该如何比较具体而全面地界定经典力学的适用范围呢？一、从研究对象上界定经典力学的适用范围经典力学研究的是宏观物体的机械运动，不涉及热运动和电磁场运动。
⑴“物体”——指实物，不包括“场”这类物质。
在进行理论研究时，对实物的结构还有要求：①物体整体可视为质点；②物体是几种特殊的质点组。
牛顿定律是以质点模型为基础的，从原则上讲，以质点的动力学方程为基础可处理一切质点问题。
但由于实际问题的复杂性和理论计算的复杂性，目前也只能处理几种特殊的质点组：极简单的自由质点组（二体问题、三体问题的部分解），及质点组的各种理想模型（如刚体、完全弹性体、理想流体、理想无穷大介质、……）。
所以，“质点组”是经典力学的原则上的适用范围，而实际范围还要缩小。
⑵“宏观”——是指物体内部包含大量的分子、原子。
当把整个物体作为研究对象，而不涉及其内部的分子、原子结构及其运动时（或者说只研究质心的运动规律时）牛顿定律是适用的。
6.5经典力学的局限性
对的物理量。
爱因斯坦相对时空观 爱因斯坦狭义相对论指出，在宇宙中唯一不变
的是光在真空中的速度，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。
在经典力学中，物体的质量是不随运动状态 改变的。
在狭义相对论中，物体的质量随着物体的运 动速度的增大而增大。
当物体的运动速度远小于光速时，相对论物 体学与经典物理学的结论没有区别。
当“普朗克常量”可以忽略不计时，量子力 学和经典力学的结论没有区别。
相对论和量子力学是哪一种更广泛理论的特 殊情况呢？
我们现在还不知道。。。
经典力学
相对论
物体质量
m0
m
m0
1
v c
2
二者在低速条件下是统一的
经典力学是狭义相对论在低速情况下的特例
二、从宏观到微观 微观粒子具有波粒二象性
经典力学能很精确地描述宏观物体的运动规 律，但对微观粒子的波粒二象性无法说明。
量子力学能够正确能够正确地描述微观粒 子运动的规律性。
经典力学不适用于微观粒子
经典力学的适用范围： 只适用于低速运动，不适用于高速运动； 只适用于宏观世界，不适用于微观世界。
三、从弱引力到强引力
万有引力定律的发现把经典力学推上当时科 学的顶峰。
但是有些问题按牛顿的万有引力定律无法解 释。
爱因斯坦广义相对论。
Hale Waihona Puke 相对论与量子力学都没有否定过去的科学， 而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊 情形。
§6、6 经典力学的局限性
经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定 律更是建立了人们对牛顿物理学的尊敬。
li经典力学的局限性
0
v2 1 2 c
m0:物体静止时的质量，m:物体速度为v时 的质量，c是真空中的光速.
经典力学只适用于低速运动的物体， 不适应用于高速运动的物体
事实二：电子、质子等不仅具有粒子性，同 时还具有波动性
经典力学：物体的位置能够确定 量子力学：量子态、波粒二象性、测 不准关系
经典力学只适用于宏观世界，不适 应用于微观世界
思考：经典力学与狭义相对论、量子力学、 爱因斯坦引力论之间的关系?
狭义相对论、量子力学、爱因斯坦引力论 并没有否定经典力学，经典力学作为其在某些 条件下的局部情形，被包含在新的成就中。
经典力学与狭义相对论在速度远小于光速的时候，结 论没有区别。 经典力学与量子力学在不考虑物体的波动性的时候， 结论没有区别。 经典力学与爱因斯坦引力论在弱引力作用下时，结果 没有区别。
事实三、水星的旋进 经典力学：按牛顿的万有引力理论， 行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动 广义相对论：新的时空与引力的理论
经典力学只适用于弱引力作用， 不适应用于强引力作用
课堂小结：
经典力学只适用于低速、宏观、弱 引力的情况 说明：
1、低速和高速的标准是相对于光速 2、宏观世界是指不涉及分子、原子、 电子等微观粒子的物质世界
高速
宏 观 低 速 弱 引 力
狭义相 对论
广义相 对论
Hale Waihona Puke 经典 力学量子 力学
强引力
微观世界
6
经典力学的局限性
牛顿所说:"如果说我看得远,那是因为我站在 巨人们的肩上。" 牛顿三大定律
经 典 力 学 金 字 塔 的 建 立
牛顿 笛卡尔、胡 克、哈雷等
万有引力定律
开普勒
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怎样认识“经典力学不适用于微观粒子”
经典力学的局限性
经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理，它是20世纪以前的力学，有两个基本假定：
第一个假定：假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的。
由此可知，经典力学实际上只适用于与光速相比低速运动的情况。
在高速运动情况下，时间和长度不能再认为与观测者的运动无关。
第二个假定：一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。
由此可知，经典力学只适用于宏观物体。
在微观系统中，所有物理量在原则上不可能同时被精确测定。
经典力学的定律一般只是宏观物体低速运动时的近似定律。
因此，经典力学一般只适用于弱引力场中的宏观物体的低速运动。
对于微观粒子，
1、从低速到高速：微观粒子一般都具有很高的运行速度，在高速运行情况下，已经不再满足经典力学规律，而遵守的是相对论原理。
（1）相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式。
（2）光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速都一样。
2、从宏观到微观：微观粒子，顾名思义，已完全属于微观世界的范畴，而经典力学研究的是宏观物体的运动，已经超出了经典力学的研究范围，经典力学规律不再适用！
从弱引力到强引力
3、从弱引力到强引力：经典力学中的万有引力定律只适用于弱引力，而微观粒子间的相互作用属于较强的相互作用，在此种情况下，经典力学亦不再适用！
经典力学的应用受到质点速率和量子现象的限制．如何认识量子现象对经典力学应用的限制呢？量子现象是人们在研究与物质结构有关的黑体辐射、光电效应、原子光谱和原子的稳定性等问题时发现的．有关物质结构和能量不连续的现象称为量子现象．在量子力学中实物粒子具有波粒二象性；实物粒子的能量和角动量可取分立数值；速度和坐标不可能同时取确定的数值．这些都与经典物理截然不同．当粒子的能量比较大且作用与粒子的力（力场）的变化比较缓慢时，量子力学的运动方程趋近于经典力学的规律．
一般来说，讨论微观粒子的运动要用到量子力学，但如果粒子的运动符合一定的条件，则仍然可以运用经典力学去描述它的运动．在量子力学和经典力学之间可以找到一个常数，即普朗克常数（Js）,用它来标志什么情况下运用哪个规律更合适．因为普朗克常数的的量纲是［能量］［时间］、［动量］［长度］或［角动量］．如果表征粒子运动的上述物理量远远大于普朗克常数，则量子现象可不考虑，可应用经典力学处理；若该量与普朗克常数可以比拟，则需要应用量子力学处理．例如某离子质量为kg ,速率为m/s，绕半径为0.28m的圆周运动，其角动量为Js Js，其值约为普朗克常数的倍，可以按经典力学计算．再例如：电子质量为kg，速率为m/s，氢原子半径为m，则电子绕原子核运动的角动量为（Js），其值小于普朗克常数，因此需要用量子力学计算．所以我们应该注意，实际上说“经典力学不适用于微观粒子”是不妥当的．。