经典力学的局限性

解决了 完全弹
自学教材P48 并迅速浏览P51-52牛顿生涯后归纳
牛顿运动定律和万有引力定律在宏 对经典力学的评价：
观、低速、弱引力领域和天体力 著名美籍华人物
学的研究中经受了时间的检验， 取得巨大成就。
理学家杨振宁曾 赞颂到“如果一 定要举出某个人、
1.发展了天体力学把天体的运动与地 某一天作为近代
v v v 在经典力学中认为： 船岸= 船水+ 水岸
错误
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。
小结结论：
1.经典力学认为位移、时间的测量与参考系无关 2.相对论认为位移、时间的测量与参考系有关
Einstein 对相对论的解释:
当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时,你
感觉只坐了一分钟,当你坐在火炉旁一分钟,
趣味 例析1：
答案：m=1.7m0
1.你现在穿的是25厘米的鞋，但在宇宙飞船上的人测
请同学们 得你穿的鞋的长度可能就只有20厘米了。 阅读p49- 2.甚至于飞船上的人可能会看到你先把苹果吃了，再 看到苹果掉在了p地5上0。科学 漫步部分 3.在相对论物理学的教科书中，通常描写着一个使人
难以能理解的故事，一对年轻的孪生兄弟，哥哥乘坐 一艘接近光速运动的宇宙飞船，从地球出发，在太空 遨游一圈之后返回地球，使人瞠目结舌的事发生了， 他的弟弟早已是两鬓斑白，满脸皱纹的古稀老人，而 他自己却还是一个十七八岁的英俊少年。
就好象坐了一小时,这就是相对论。
他剖析自己的科学感受时说：
学会辩证的 看待问题
“人只有献身社会,才能找出那实际
上是短暂而又有风险的生命的意义”!
“照亮我的道路,并不断给我新的勇
气去愉快地正视生活理想的是善、是 美、是真”。
Albert Einstein
世纪伟人
“ 科学的头脑就是去怀疑, 去证实, 去发现的精神! ”
经典时空观（牛顿时空观） 爱因斯坦时空观：
时间和空间均独立于物体 在研究物体的高速运动时，
和运动而存在
物体的长度即物占有的空间
以及物理过程、化学过程、 甚至还有生命过程的持续时
即：时间和空间与运动无关
间，都与他们的运动状态有 关。
即：时间和空间与运动 有关
趣味研讨：解释
1.你现在穿的是25厘米的鞋，但在宇宙飞船上的人测 得你穿的鞋的长度可能就只有20厘米了。
趣 味 思 考
趣 味 思 考
以上两种现象带给我们的启示是什么？
我们对事物规律的认识往往会受外部条件 影响的，认知规律是具有局限性的，不是 一成不变，科学知识也一样。
经典力学
经典力学： 是以牛顿运动定律为基础和核心的矢量力学，有时
也泛指描述低速、宏观物体机械运动的经典力学体系．
静力学 (描述静止物体)
观察者来说，则以下说法中正确的是
(C )
A．时钟A走得最慢
B．时钟B走得最慢
C．时钟C走得最慢 D．时钟C走得最快
1. 完成 53页思考与练习
2. 针对目前一些人改变 国籍的事，发表的你观 点写一篇小论文。
A．物体的质量与物体的运动速度无关 B．物体的质量随物体的运动速度增大而增大 C．物体的质量随物体的运动速度增大而减少 D．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零
练习4
有三个完全相同的时钟，时钟A放在地面上，
时钟B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和 vC朝同一方向飞行，vB＜vC． 对于地面上的
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爱因斯坦火车: B
中点
C
先到B点 再到B A点
中点
同时到达A、B
A
K’系
时间的测 D量与参考
K系
系A的选择
有关 K’系
C 火车上的观测者说:光源在AB的中点,应D同时到达A、BK两系点
地面上的人看见先到达B点，后到A点。
规律3：经典力学中的速度叠加原理不再适用
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船水顺流而下，则船相对于岸的相速对度论为认为为多此少表达？式
2.科学的思想方法与求知态度：
牛顿：科学的思想方法
爱因斯坦：辩证的看问题，大胆求知，实现有意义的人生
互为补充,互不矛盾,互不否定共同支撑起
物理学科的骨架。
质疑 高速
狭义相
对论
广义相 对论
宏
观
低
经典
速 弱
力学
量子 力学
强引力
引
微观世界
力
课堂练习
1 、20世纪初，著名物理学家爱因斯坦提 出了 狭义相对论 ，改变了经典力学的一些 结论．在经典力学中，物体的质量 是 固定不变 的，而相对论指出质量随着 速度变化而 变化 。
2 、20世纪初期，建立了 量子力学 ，它 能够正确的描述微观粒子的运动规律。
练习2
牛顿定律能适用于下列哪些情况( BCD )
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
练习3
有关物体的质量与速度的关系的说法, 正确的是
（B ）
上物体的运动统一起来，是人类认识 科学诞生的标志，
史上的第一次重大飞跃。
我选牛顿《自然
2.探索科学的思维方法:
哲学的数学原理》 在1687年出版的那
重视实验、逻辑推理、数学归纳等 一天。”
我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自 己看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为 不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为 美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前 的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。
——牛顿
科学严谨的求知态度 谦虚而博大精深的精神境界
我们该如何评价牛顿？
思考：
某个同学站在磅秤测得自己的质量（即静止 质量）为60kg，那么当他以大约9.2m/s速度 百米赛跑时，他的质量是否变化随运动状态 （速度）的变化而改变？
结论： 质量不随速度（运动状态）而改变 疑惑：质量不随速度而改变，是不是在任何时
敢于正视困难大胆求知，实 现人生的价值和生命的意义
经典力学的局限性 -适用于低速
1.质量不随速度改变 2.时间独立 3.空间独立
相对论-高速
1.质量相对 2.时间相对 3.空间相对
与速度（运动状态）有关 与参考系有关
二、从宏观到微观
19世纪末-20世纪初，深入到微观领域，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，很多情况下经典力学说明不了。
20世纪20 年代量子力学的出现,才很好地揭示 了微观世界的基本规律。
结论：经典力学局限性
经典力学(牛顿运动定律) 适用于宏观世界，不适 用微观世界。
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：
运动学 (描述物体运动)
动力学
(描述物体受力 作用下的运动)
经典力学
（牛பைடு நூலகம்力学）
经典力学的代表
在力学领域最具有影响
力的是谁？他的主要贡 献有哪些？
如果说我看得 远，那是因为 我站在巨人们
的肩上。
对经典力学做出重要贡献的科学第家一
次比
较完
整表
述了
惯性 定律
1.牛顿建立了两个定律: 牛顿运动定律, 万有引力定律。 2.发展了变量数学微积分。
2.甚至于飞船上的人可能会看到你先把苹果吃了，再 看到苹果掉在了地上。
3.在相对论物理学的教科书中，通常描写着一个使人 难以能理解的故事，一对年轻的孪生兄弟，哥哥乘坐 一艘接近光速运动的宇宙飞船，从地球出发，在太空 遨游一圈之后返回地球，使人瞠目结舌的事发生了， 他的弟弟早已是两鬓斑白，满脸皱纹的古稀老人，而 他自己却还是一个十七八岁的英俊少年。
候都成立呢？ 请同学们自学p48-49内容后总结结论。
一、从低 速到高速
在经典力学中： 在狭义相对论中：
物体的质量不随
质量随物体速度
速度（运动状态）
的增大而增大
而改变
m
m0
经学思典适考力 用讨论：这一结论是否1说 明 vc 经2 典
于力低学速与 狭义相对论是矛盾的呢？
结论：在 结物论体一的致速 ，度 当VV接<<C近时C，，经经典典力力学学与不相适对用论。
体。它有极强的吸引力，黑洞本身的巨大质量造成空间
弯曲
萧伯纳的所说“科学 总是从正确走向错误”
我们的任务是不断地
修正“错误”，探索
真理，获取真知。
爱因斯坦广义相对论
1.经典力学适用范围：宏观、低速、弱引力
对于微观世界，需要应用
量子力学
对于高速运动（接近光速）需要应用 狭义相对论
对于强引力，需要应用
广义相对论
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
物体间的万有引力是经弱典引力力学，经局典限力性学适用 适用于弱引力
不适用于强引力
天体半径减小到一定程度时(即天体的质量大，体积小， 也就是密度特别大的天体，如白矮星)，天体间的引力 就趋于无穷大 ，强引力。黑洞这种极端条件下的宇宙天