经典力学的局限性 课件
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高一物理必修课件经典力学的局限性
高一物理必修课件经典力 学的局限性
汇报人：XX 20XX-01-23
目录
• 经典力学概述 • 经典力学局限性表现 • 相对论与量子力学对经典力学补充与发展 • 经典力学局限性产生原因剖析 • 超越经典力学：现代物理学新进展及挑战 • 总结：认识并应对经典力学局限性，推动物理学
发展
01
经典力学概述
探讨现代科技中的经典力学应用 航天器轨道设计与控制中的力学原理
精密测量技术中的力学效应分析
思考如何在实际问题中应用所学知识
关注经典力学在前沿领域的研究 动态
高能物理实验中经典力学的辅助 作用
天体物理观测中经典力学的解释 力
激发探索精神，关注前沿动态
拓展阅读相关文献和资料 阅读关于量子力学、相对论等现代物理理论的书籍和论文
牛顿第一定律（惯性定律 ）
物体在不受外力作用时，将保 持静止状态或匀速直线运动状 态。
牛顿第二定律（加速度定 律）
物体所受合外力等于物体质量 与加速度的乘积，即F=ma。
牛顿第三定律（作用与反 作用定律）
两个物体间的作用力和反作用 力总是大小相等、方向相反， 且作用在同一直线上。
适用范围
牛顿运动定律适用于宏观低速 运动的物体，对于高速运动（ 接近光速）和微观粒子（如电 子、光子等），则需要使用相 对论和量子力学进行描述。
03
感谢您的观看
THANKS
04
技术应用与创新
物理学研究成果在能源、材料 、信息等领域的应用和创新将 推动社会进步和发展。
06
总结：认识并应对经典力学局限性 ，推动物理学发展
回顾本次课程重点内容
经典力学的成就与局 限性概述
宏观低速物体的运动 规律
牛顿运动定律的适用 范围
汇报人：XX 20XX-01-23
目录
• 经典力学概述 • 经典力学局限性表现 • 相对论与量子力学对经典力学补充与发展 • 经典力学局限性产生原因剖析 • 超越经典力学：现代物理学新进展及挑战 • 总结：认识并应对经典力学局限性，推动物理学
发展
01
经典力学概述
探讨现代科技中的经典力学应用 航天器轨道设计与控制中的力学原理
精密测量技术中的力学效应分析
思考如何在实际问题中应用所学知识
关注经典力学在前沿领域的研究 动态
高能物理实验中经典力学的辅助 作用
天体物理观测中经典力学的解释 力
激发探索精神，关注前沿动态
拓展阅读相关文献和资料 阅读关于量子力学、相对论等现代物理理论的书籍和论文
牛顿第一定律（惯性定律 ）
物体在不受外力作用时，将保 持静止状态或匀速直线运动状 态。
牛顿第二定律（加速度定 律）
物体所受合外力等于物体质量 与加速度的乘积，即F=ma。
牛顿第三定律（作用与反 作用定律）
两个物体间的作用力和反作用 力总是大小相等、方向相反， 且作用在同一直线上。
适用范围
牛顿运动定律适用于宏观低速 运动的物体，对于高速运动（ 接近光速）和微观粒子（如电 子、光子等），则需要使用相 对论和量子力学进行描述。
03
感谢您的观看
THANKS
04
技术应用与创新
物理学研究成果在能源、材料 、信息等领域的应用和创新将 推动社会进步和发展。
06
总结：认识并应对经典力学局限性 ，推动物理学发展
回顾本次课程重点内容
经典力学的成就与局 限性概述
宏观低速物体的运动 规律
牛顿运动定律的适用 范围
课件1：6.6 经典力学的局限性
第六章 万有引力与航天
6.经典力学的局限性
史上最牛炼金术士——牛顿
自 然 哲 学 之 数 学 原 理
光 学
艾萨克·牛顿
像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽 一切真理，它也有自己的局限性。它像一切科学 理论一样，是一部“未完成的交响曲”。那么经 典力学在什么范围内适用呢?有怎样的局限性呢?
经典力学的局限性？
一个细胞的数量 级一般来说就是 10微米。
世界上最大的细 胞是鸵鸟蛋，它 是一个单独的卵 细胞，数量级是 分米级的，厉害 吧。
细胞核的表面
人体的细胞数 量是银河系中 恒星数量的几 百倍！
这就是传说中 的染色体了
（DNA）！
100埃
埃是长度单位， 指10-10米。100 埃的数量级就能 度量某些有机大 分子的物质了。
10-12米叫做一皮 米。在0.1皮米的 数量级下看原子 核就可以看出很 多个球球来，它 们是带正电的质 子和不带电的中 子。
碳原子核由6个质 子和6个中子组成。
1飞米（10的－ 15次方米）
原子核内部夸 克的运动和相 互作用，这是 我们正在研究 的领域。
1016
1025
粒子物理学
宇宙学
1.从低速到高速：经典力学适用于低速; 2.从宏观到微观：经典力学适用于宏观; 3.从弱引力到强引力：经典力学适用于弱
终于看到了 我们的太阳 系。中间是 太阳，一个 个圈是几大 行星的轨道
按照到太阳 的距离排序： 水星、金星 地球、火星 木星、土星 天王星 海王星 冥王星
一个天 文单位 ＝从地 球到太 阳的距 离
图中的绿 色轨道是 地球从九 月初到十 月份的六 个星期在 天空中经 过的轨道。
这是地球 在四天内 运行的轨 迹，方框 中的小圈 是什么呢？
6.经典力学的局限性
史上最牛炼金术士——牛顿
自 然 哲 学 之 数 学 原 理
光 学
艾萨克·牛顿
像一切科学一样，经典力学没有也不会穷尽 一切真理，它也有自己的局限性。它像一切科学 理论一样，是一部“未完成的交响曲”。那么经 典力学在什么范围内适用呢?有怎样的局限性呢?
经典力学的局限性？
一个细胞的数量 级一般来说就是 10微米。
世界上最大的细 胞是鸵鸟蛋，它 是一个单独的卵 细胞，数量级是 分米级的，厉害 吧。
细胞核的表面
人体的细胞数 量是银河系中 恒星数量的几 百倍！
这就是传说中 的染色体了
（DNA）！
100埃
埃是长度单位， 指10-10米。100 埃的数量级就能 度量某些有机大 分子的物质了。
10-12米叫做一皮 米。在0.1皮米的 数量级下看原子 核就可以看出很 多个球球来，它 们是带正电的质 子和不带电的中 子。
碳原子核由6个质 子和6个中子组成。
1飞米（10的－ 15次方米）
原子核内部夸 克的运动和相 互作用，这是 我们正在研究 的领域。
1016
1025
粒子物理学
宇宙学
1.从低速到高速：经典力学适用于低速; 2.从宏观到微观：经典力学适用于宏观; 3.从弱引力到强引力：经典力学适用于弱
终于看到了 我们的太阳 系。中间是 太阳，一个 个圈是几大 行星的轨道
按照到太阳 的距离排序： 水星、金星 地球、火星 木星、土星 天王星 海王星 冥王星
一个天 文单位 ＝从地 球到太 阳的距 离
图中的绿 色轨道是 地球从九 月初到十 月份的六 个星期在 天空中经 过的轨道。
这是地球 在四天内 运行的轨 迹，方框 中的小圈 是什么呢？
经典力学的局限性 课件
1905年，爱因斯坦提出，物体高速时（接近光 速），物体所占空间（如长度），物理、化学过 程，生命持续时间，都与运动状态有关，时空都 与运动相关联了------------狭义相对论
四、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。
例如：船在水中流，水速2m/s，船相对于水顺流而下 1m/s，则船相对于岸3m/s.
例如：生活经验：空间如大房间，提供运动舞台，但不 干扰演出，空间独立于物体及其运动存在。
例如：生活经验：时间如长河，均匀流逝，任何都影 响不了它，时间也是独立的。
所以：不管选什么参考系，不管物体怎么运动，物 体的位移、时间、长度、质量等等的测量结果肯定 是一样的，这是天经地义的。
例如：量子力学就不会错吗？ 新的理论会代替量子力学吗？
用下的运动）
经典力学
（牛顿力学）
二、牛顿主要贡献 牛顿
牛顿三大定律 万有引力定律
牛顿所说：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。”
经
牛顿
典
力 学
笛卡尔、胡 克、哈雷等
金
字
开普勒
塔
的
建
伽利略、第谷
立
哥白尼、亚里士多德
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。
三、经典力学的困境： 低速世界(经典力学) 高速世界（相对论）
在宏观低速的世界：一切都理所当然？
宏观物体低速运动（远小于光速），经典力学完全适用。
时间和空间没有联系，相互独立，与物体及其运动状态都没有关系。
高中物理人教版必修2《经典力学的局限性》课件
• B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的 距离是一定的
• C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按 需要挑选不同的数值
• D．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一 定的
解析：由于同步卫星相对于地面静止不动，而万有引力 充当向心力，周期等于地球自转周期．轨道的圆心位置在地 心，若定点在地面上任一点的上方，万有引力的一个分力充 当向心力，另一分力使其逐渐离开原位置向赤道上方“漂
(5)同步卫星的高度固定不变，由 GRM＋mh2＝m4Tπ22(R＋
h)，mg＝GMRm2 ，得离地高度 h＝3.6×104 km.
• 【特别提示】(1)所有同步卫星的周期T、轨道半径
r、环绕速度 相同．
v、角速度ω及
向心加速度an的大小均
• (2)所有国家发射的同步卫星的轨道都与赤道为同心 圆，它们都在同一轨道上运动且都相对静止．
旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动 的 卫星 ．
• 2．原理：人造卫星绕地球转动的向心力等于地球 对它的 万有引力 ．
3．卫星的 v、ω、T 与运动半径 r 的关系
mvr2⇒v＝
GM r
GMr2m＝mmω2T2πr⇒2rω⇒＝T＝
GM r3
4π2r3 GM
man⇒an＝
GM r2
• 二、三个宇宙速度的比较
mω2(R＋h)＝mRR＋2gh2所以 R＋h＝
3
R2g ω2 .
F＝mω2(R＋h)＝m3 R2gω4，故选项 C 也正确．
• 答案：BC
• 【针对训练】3.同步卫星是指相对于地面不动的人 造地球卫星，则下面说法中正确的是( )
• A．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的 距离可按需要挑选不同的数值
• C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按 需要挑选不同的数值
• D．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一 定的
解析：由于同步卫星相对于地面静止不动，而万有引力 充当向心力，周期等于地球自转周期．轨道的圆心位置在地 心，若定点在地面上任一点的上方，万有引力的一个分力充 当向心力，另一分力使其逐渐离开原位置向赤道上方“漂
(5)同步卫星的高度固定不变，由 GRM＋mh2＝m4Tπ22(R＋
h)，mg＝GMRm2 ，得离地高度 h＝3.6×104 km.
• 【特别提示】(1)所有同步卫星的周期T、轨道半径
r、环绕速度 相同．
v、角速度ω及
向心加速度an的大小均
• (2)所有国家发射的同步卫星的轨道都与赤道为同心 圆，它们都在同一轨道上运动且都相对静止．
旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动 的 卫星 ．
• 2．原理：人造卫星绕地球转动的向心力等于地球 对它的 万有引力 ．
3．卫星的 v、ω、T 与运动半径 r 的关系
mvr2⇒v＝
GM r
GMr2m＝mmω2T2πr⇒2rω⇒＝T＝
GM r3
4π2r3 GM
man⇒an＝
GM r2
• 二、三个宇宙速度的比较
mω2(R＋h)＝mRR＋2gh2所以 R＋h＝
3
R2g ω2 .
F＝mω2(R＋h)＝m3 R2gω4，故选项 C 也正确．
• 答案：BC
• 【针对训练】3.同步卫星是指相对于地面不动的人 造地球卫星，则下面说法中正确的是( )
• A．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的 距离可按需要挑选不同的数值
《经典力学局限性》PPT课件
牛顿：25年。 实际：2年！？
精选课件
16
2、相对论时空观:
（1）、两条基本假设：
（1）不同惯性参考系，物理规律相同
（2）任何惯性系，光速不变
（2）、狭义相对论结论：
同时是相对的
动钟变慢
动尺变短
运动的物体质量变大
时间、长度和质量这三者 都与参考系的运动有关。
精选课件
17
三、宏观到微观
19世纪末到20世纪初，人们
使用同步原子钟已证实 了这个结论的正确性，
t 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。
精选课件
t0
1
v c
2
13
3 相对长度
爱尔兰物理学家佛兹杰拉德(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，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
-狭义相对论
精选课件
15
经典力学局限性：
1、不能解决高速运动问题（接近光速） 2、不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象
二 经典时空观与相对论时空观
1. ： 经典时空观（绝对时空观）
同时的绝对性， 时间间隔的绝对性 空间距离的绝对性
时间、长度和质量这三者都与参考系的运动无关。
{ 超新星爆发的持续时间：
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 。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。
新人教版物理必修二6.6 经典力学的局限性 课件 (共31张PPT)
二、相对论时空观:
长度、时间和质量都是随物体 的运动速度而变化的（都与参 考系的运动有关）。
长度、时间和质量随速度的变 化关系可以用下列方程表达式：
相对时间（钟慢效应）
t
t0
1
v c
2
v都是物体的运动速度，c是真空中的光 速，t和t0分别为在相对静止和运动的系 统中测得的时间
相对长度（尺缩效应）
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
第六节 经典力学局限性
课后认真阅读课本
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。
3、经典力学和相对论量子力学的关系 如何？
历史上的科学成就不会被新的科学成
就所否定，而是作为某些条件下的局部情 形，被包括在新的科学成就之中．如：当 物体的速度远小于光速c(3X108m／s)时， 相对论与经典理论的结论没有区别；当另 一个重要常数即“普朗克常 数”h(6．63X10-34J·s)可以忽略不计 时．量子力学和经典力学的结论没有区 别．相对论和量子力学都没有否定过去的
B．火车上的人测得，闪光先到达后壁
C．火车上的人测得，闪光同时到达车厢
的前壁 和后壁
D．条件不足，无法确定
检测题
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
观察者来说，则以下说法中正确的是 ( C )
经典力学的局限性 课件
[答案] BC
3．从弱引力到强引力 1915年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种新的 时空与引力的理论。 牛顿的万有引力定律认为：物体的半径减小到原来的 二分之一，引力增到原来的四倍，即符合“平方反比 ”规律。 爱因斯坦引力理论表明：物体间的距离减小时，它们间的 引力比“ 平方反”规比律增加得更快，半径越小，这种差别 就越大。
1．低速与高速的概念
通常所见物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车、发射的导
弹、人造地球卫星及宇宙飞船等。有些微观粒子在一定条件下其速
度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。
2．速度对质量的影响 在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对
论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即 m＝
m1－0 vc22，其中
义相对论指出，质量要随物体 运动速度的增大而增大，即 m
＝
m0 1－vc22
，两者在速度远小于光速的条件下是统一的。
(4)经典力学认为位移和时间的测量与 参考系 无关，相对论认
为，同一过程的位移和时间的测量，在不同的 参考系 中不同。
2．从宏观到微观 经典力学能够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能为力，量子力学能够正确地描述 微观粒子运动的规律性。 以上事实说明，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。
2．两种理论的适用范围不同 经典力学理论适用于弱引力作用下，低速运动的宏观物 体。而它在强引力作用下，或高速运动或微观世界不适用。 近期建立的相对论与量子力学是一种全新的时空与引力 理论，它并没有否定经典力学理论，是在经典力学基础上加 以完善，适用范围更广、更全面。 当物体的运动速度远小于光速c(3×108 m/s)时，相对论 物理学与经典物理学的结论没有区别。当另一个重要常数即 “普朗克常量”(6.63×10－34 J·s)可以忽略不计时，量子力学和 经典力学的结论没有区别。
3．从弱引力到强引力 1915年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是一种新的 时空与引力的理论。 牛顿的万有引力定律认为：物体的半径减小到原来的 二分之一，引力增到原来的四倍，即符合“平方反比 ”规律。 爱因斯坦引力理论表明：物体间的距离减小时，它们间的 引力比“ 平方反”规比律增加得更快，半径越小，这种差别 就越大。
1．低速与高速的概念
通常所见物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车、发射的导
弹、人造地球卫星及宇宙飞船等。有些微观粒子在一定条件下其速
度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。
2．速度对质量的影响 在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对
论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即 m＝
m1－0 vc22，其中
义相对论指出，质量要随物体 运动速度的增大而增大，即 m
＝
m0 1－vc22
，两者在速度远小于光速的条件下是统一的。
(4)经典力学认为位移和时间的测量与 参考系 无关，相对论认
为，同一过程的位移和时间的测量，在不同的 参考系 中不同。
2．从宏观到微观 经典力学能够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能为力，量子力学能够正确地描述 微观粒子运动的规律性。 以上事实说明，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。
2．两种理论的适用范围不同 经典力学理论适用于弱引力作用下，低速运动的宏观物 体。而它在强引力作用下，或高速运动或微观世界不适用。 近期建立的相对论与量子力学是一种全新的时空与引力 理论，它并没有否定经典力学理论，是在经典力学基础上加 以完善，适用范围更广、更全面。 当物体的运动速度远小于光速c(3×108 m/s)时，相对论 物理学与经典物理学的结论没有区别。当另一个重要常数即 “普朗克常量”(6.63×10－34 J·s)可以忽略不计时，量子力学和 经典力学的结论没有区别。
经典力学的局限性 课件
2．微观世界粒子的运动特点． 微观粒子既有___粒__子__性_，又有___波__动__性_．就单个粒子而言， 运动没有确定的运动轨迹．
三、从弱引力到强引力
1．弱引力与强引力．
(1)每一个天体都有一个引力半径，半径的大小由天体的 ___质__量___决定；
(2)当天体间的距离远___大__于___引力半径时，它们间的引力 就是弱引力；
2．对于下列说法正确的是( ) A．经典力学的质量是不变的 B．经典力学的时间和空间是独立于物体运动的 C．万有引力定律适用于强作用力 D．物体的速度可以是任意值
解析：万有引力定律适用于弱作用，不适用于强作用力． 答案：AB
3．关于经典力学和相对论，下列说法正确的是( ) A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容 B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的 C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系 D．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特 例
经典力学的局限性
一、从低速到高速
1．低速与高速的概念． 通常所见物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车、发射 的导弹、人造卫星及宇宙飞船等．有些微观粒子在一定条件下 其速度可以接近于__光__速____，这样的速度称为高速． 2．速度对质量的影响． 在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的．
按照20世纪初著名物理学家爱__因__斯__坦__建立的狭义相对论，
解析：相对论的建立并没有否定经典力学，经典力学是相 对论在一定条件下的特殊情形，D正确．
答案：D
4．丹麦天文学家第谷连续20年详细记录了行星的运转过 程中的位置的变化．这些资料既丰富又准确，达到了肉眼所能 及的限度．但他并没有发现行星运动规律．对此，下列说法正 确的有( )
高中物理课件：经典力学的局限性
4.经典力学与广义相对论
牛顿引力理论在强引力作用下不适用，只能用广义相对论的 引力场理论来解释强引力作用。
5.经典力学的适用范围
宏观、低速、弱力情况下适用
六、能力训练
1.下列说法中正确的是（ ） A．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B．狭义相对论否定了经典力学 C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D．万有引力定律也适用于强相互作用力
2.经典力学不能适用下列哪些运动（ ） A．火箭的发射 B．宇宙飞船绕地球的运动 C．“勇气号”宇宙探测器 D．微观粒子的波动性
3.对于下列说法正确的是（ ） A．经典力学的质量是不变的 B．经典力学的时间和空间是独立于物体运动的 C．万有引力定律适用于强作用力 D．物体的速度可以是任意值
4.下列说法正确的是（ ）
2.经典力学能否很好 地解释水星的公转轨道 的旋进现象？需要用到 什么新的理论来解释这 个现象？
微观粒子运动的波动性不能用经典力 学来解释，但量子力学能正确地描述微 观粒子的运动规律。
四、经典力学与广义相对论
牛顿引力理论在强引力作用下不适 用，只能用广义相对论的引力场理 论来解释强引力作用。
五、牛顿经典力学的局限性
6.经典力学的局限性
一、经典力学的成就
1.把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是 人类认识史上的第一次重大飞跃。
2.火箭、人造卫星、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。
3.处在不同的参考系中的观察者来看月地 间的距离，结果一样吗？
4.物体的运动从低速到高速（接近 光速）时，物体的质量还是物体的 固有属性吗？
5.物体运动的位移和运动的时间与 参考系的选择有关吗？
二、狭义相对论
牛顿引力理论在强引力作用下不适用，只能用广义相对论的 引力场理论来解释强引力作用。
5.经典力学的适用范围
宏观、低速、弱力情况下适用
六、能力训练
1.下列说法中正确的是（ ） A．经典力学适用于任何情况下的任何物体 B．狭义相对论否定了经典力学 C．量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D．万有引力定律也适用于强相互作用力
2.经典力学不能适用下列哪些运动（ ） A．火箭的发射 B．宇宙飞船绕地球的运动 C．“勇气号”宇宙探测器 D．微观粒子的波动性
3.对于下列说法正确的是（ ） A．经典力学的质量是不变的 B．经典力学的时间和空间是独立于物体运动的 C．万有引力定律适用于强作用力 D．物体的速度可以是任意值
4.下列说法正确的是（ ）
2.经典力学能否很好 地解释水星的公转轨道 的旋进现象？需要用到 什么新的理论来解释这 个现象？
微观粒子运动的波动性不能用经典力 学来解释，但量子力学能正确地描述微 观粒子的运动规律。
四、经典力学与广义相对论
牛顿引力理论在强引力作用下不适 用，只能用广义相对论的引力场理 论来解释强引力作用。
五、牛顿经典力学的局限性
6.经典力学的局限性
一、经典力学的成就
1.把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是 人类认识史上的第一次重大飞跃。
2.火箭、人造卫星、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。
3.处在不同的参考系中的观察者来看月地 间的距离，结果一样吗？
4.物体的运动从低速到高速（接近 光速）时，物体的质量还是物体的 固有属性吗？
5.物体运动的位移和运动的时间与 参考系的选择有关吗？
二、狭义相对论
高中物理人教必修课件经典力学的局限性
德布罗意波
认为所有微观粒子都 具有波动性，将粒子 性和波动性统一起来
。
量子力学建立
海森堡、薛定谔等人 提出矩阵力学和波动 力学，标志着量子力
学正式建立。
相对论提出及其意义
狭义相对论
爱因斯坦在1905年提出， 阐述时间膨胀和质量增加 等效应，颠覆了牛顿力学 绝对时空观。
广义相对论
将引力描述为时空弯曲的 几何效应，进一步推广了 狭义相对论。
量子计算与量子通信
暗物质与暗能量研究
高能物理与宇宙射线研究
跨学科交叉研究
随着量子技术的不断发展，量 子计算和量子通信将成为未来 物理学的重要研究领域，其潜 在的应用前景将推动相关技术 的快速发展。
暗物质和暗能量是宇宙学中尚 未解决的重大难题，未来的研 究将集中在探测暗物质粒子、 精确测量宇宙学参数等方面， 以揭示宇宙演化的奥秘。
03 牛顿时代
牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出了三大运 动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学 体系。
经典力学在物理学中的地位
01 基础地位
经典力学是物理学的基础分支之一，为其他物理 学分支提供了基本的理论框架和方法论。
02 应用广泛
经典力学在工程学、天文学、地球科学等领域有 着广泛的应用，对于解决实际问题具有重要意义 。
特点
经典力学以牛顿运动定律为基础，通过数学方法描述物 体的运动状态，具有确定性、可预测性和广泛适用性。
经典力学发展历程
01 古希腊时期
阿基米德等哲学家开始研究物体的运动规律，提 出了一些初步的理论和实验方法。
02 文艺复兴时期
伽利略等科学家通过实验和观察，发现了自由落 体运动等规律，为经典力学的发展奠定了基础。
高能物理和宇宙射线研究将继 续关注基本粒子的性质和相互 作用，以及高能天体现象和宇 宙射线的起源等问题，推动人 类对物质世界更深层次的认识 。
经典力学的局限性 课件
二 经典力学、相对论与量子力学的比较
比较项
经典力学
相对论、量子力学
物理学形成的初期阶 形成时期 段,受历史发展限制,
理论较肤浅、片面
形成于物理学充分发展的 现代,理论较完善、科学
低速运动、宏观世界,
适用范围
任何情况都适用
弱引力作用
速度对质 物体的质量不随其速 物体的质量随其速度的增
量的影响 度的变化而变化
3.在经典力学中,物体的质量是_不__变__的,而狭义相对论指出,质
m0
量要随物体运动速度的增大而_增__大__,即m=___1___vc_22 __,两者在 _速__度__远__小__于__光__速__的条件下是统一的。
4.经典力学认为位移和时间的测量与参考系_无__关__,相对论认为,
同一过程的位移和时间的测量与参考系_有__关__,在不同的参考系
m m0 ，其中m为物体_速__度__为__v_时__的__质__量__，m0为物体的_静__止__
1
v2 c2
_质__量__，c为真空中的光速。
【标准解答】根据爱因斯坦的狭义相对论得,运动后的质量增
大了,且
m
m0
1
v2 c2
m0
6 106
2
1.000 2 m0
1 3108 2
所以改变的百分比为 m ×m10 00%=0.02%。 答案：增大了 0.02%m0
加而变大
比较项
经典力学
相对论、量子力学
速度的 时间与空间互不相干,关 速度与位移、时间的测量有
合成 系式v船岸=v船水+v水岸成立 关,v船岸=v船水+v水岸不成立
牛顿的万有引力定律认 引力规
《经典力学的局限性》名师课件
笛卡儿、伽利略、开普勒、哥白尼、阿基米德等
卡文迪许、惠更斯、培根等
后有“大师”发展完善
你知道巨人 的名字吗？
1736年，欧拉写成了《力学》一书，把牛顿的质点力学推广到 刚体的场合，引入了惯量的概念，论述了刚体运动的问题 。
1738年，伯努利出版了《流体力学》，解决了流体运动问题。
拉普拉斯在1799～1825年间完成的《天体力学》，专门用牛顿力学处 理天体问题，解决了各种各样的疑难。成为航空航天技术的理论基础。
二十世纪初，随着电子发现，物理学进入到原子内 部的微观领域，经典力学的规律也不适用。
什么是“高速”？ 光速或接近光速
真空中光速 C 3108 m / s
什么物质“高速”运动？ 电磁波，等于光速 高能微观粒子，接近光速 宏观物体的运动都是低速的
如地球绕太阳公转的速度为 3104 m / s
v1
V
杨振宁：《原理》出版是近代科学诞生的标志
科学方法，影响深远
继承、发扬光大
经典力学方法的典型就是伽利略和牛顿的研究方法。
伽利略开创了将实验、逻辑（数学）相结合的方法。
牛顿的方法可称为“归纳-演绎法“。牛顿第一个大量运用数学 方法系统地整理物理学理论。他的方法与一般演绎法的不同之 处在于：演绎的结果必须诉诸实验验证。
狭义相对论时空观
经典力学
量子力学
确定性，连续性
随机性，量子化
3、从弱引力到强引力
经典力学
广义相对论
经典时空观与引力
新时空观与引力
为什么 会不适 用呢？
实践中，遇到新问题、 新困难，当用原有的 观念、方法、理论无 法解决时，需要解放 思想，转变观念！
互为补充，互不矛盾，互不否定，新兼容旧。
经典力学的局限性 课件
答案:B
专题三 有关双星系统的分析
所谓“双星”问题,是指在宇宙中有两个相距较近的天体,它们靠 相互吸引力提供向心力做匀速圆周运动,两者有共同的圆心,且间距 不变,则向心力大小也不变,其他天体距它们很远,对其影响忽略不计。 其特点为:双星的周期一定相同,角速度也相同,半径之和为两星间距。
【例 3】 宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”,它们以两者 连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,但两者不会因万有引力的 作用而吸引到一起。设两者的质量分别为 m1 和 m2,两者相距为 L。 求:
星运动的周期 T=
4π2������3 。当双星的总质量变为原来的
������(������+������)
k
倍,两星之
间的距离变为原来的 n 倍时,T'=
4π2������3������3 =
������������(������+������)���Leabharlann ��3 ������T,故
B
正确。
答案:B
行星的温度在 0 ℃到 40 ℃之间、质量是地球的 6 倍、直径是地球
的 1.5 倍、公转周期为 13 个地球日。“Gliese581”的质量是太阳质量
的 0.31。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体,绕其中心天体
做匀速圆周运动,则(
)
A.在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同
B.如果人到了该行星,其体重是地球上的 223倍
万有引力定律
质量������1 和������2 的乘积成正比、与它们之间距离������的二次方成反比
公式:������
=
������
������1������2 ������2
经典力学的局限性 课件
任何一个人对客观世界的认识都要受当时的客观条件和科学水平的制约，所以所形成的“正确 理论”都有一定的局限性，爱因斯坦的相对论理论是对牛顿力学的理论的发展和深化，但也有 人正在向爱因斯坦理论挑战
答案：BC
点评：(1)一切科学的发现都是人们主动认识世界的结果，而每个人的研究又都是建立在前人研 究的基础上，通过自己的努力去发展和提高．的，而狭义相对论出，质量要随着物体运动速度的增大
而增大．即m＝
m1－0 vc22.
(3)经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动．
特别提醒：
物体的质量是它的固有属性，是相对不变的．这一结论成立的前提是物体做低速运动，在高速 运动中物体的质量要随运动速度的增大而增大．
(1)宏观世界粒子的运动特点 粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻 的位置． (2)微观粒子的运动特点 就单个粒子来说，运动没有确定的运动轨迹，微观粒子既有粒子性，又有波动性． (3)经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界.
解析：人们对客观世界的认识要受到他所处的时代客观条件和科学水平的制约，所以形成的看 法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物 的本质与规律；新的科学诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的 科学在一定条件下的特殊情形．
答案：低速运动 高速 宏观 微观 局限性 不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事 物的本质与规律
3．在太阳或者行星的引力场中，由爱因斯坦或牛顿的理论得出的 引力________很大的差别．但是宇宙中有一些天体，例如 ________、________的密度很大，这些天体表面的引力比我们 常见的引力________，牛顿的引力理论已经________了．
答案：BC
点评：(1)一切科学的发现都是人们主动认识世界的结果，而每个人的研究又都是建立在前人研 究的基础上，通过自己的努力去发展和提高．的，而狭义相对论出，质量要随着物体运动速度的增大
而增大．即m＝
m1－0 vc22.
(3)经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动．
特别提醒：
物体的质量是它的固有属性，是相对不变的．这一结论成立的前提是物体做低速运动，在高速 运动中物体的质量要随运动速度的增大而增大．
(1)宏观世界粒子的运动特点 粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻 的位置． (2)微观粒子的运动特点 就单个粒子来说，运动没有确定的运动轨迹，微观粒子既有粒子性，又有波动性． (3)经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界.
解析：人们对客观世界的认识要受到他所处的时代客观条件和科学水平的制约，所以形成的看 法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物 的本质与规律；新的科学诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的 科学在一定条件下的特殊情形．
答案：低速运动 高速 宏观 微观 局限性 不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事 物的本质与规律
3．在太阳或者行星的引力场中，由爱因斯坦或牛顿的理论得出的 引力________很大的差别．但是宇宙中有一些天体，例如 ________、________的密度很大，这些天体表面的引力比我们 常见的引力________，牛顿的引力理论已经________了．
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（1）对证据的质疑：水星旋进数据 观测值：43秒/百年 爱因斯坦计算相对论值：43.03秒/百年 最新相对论值（太阳非正球体）：39.6秒/百年
（2）对共设的质疑：光速不可超越吗？ 哲学：光速是否只是某一时空层次的极限速度？随着目前认 识的宇观世界更大结构层次的发现，光速是否会被超越？
例如：量子力学就不会错吗？ 新的理论会代替量子力学吗？
立
哥白尼、亚里士多德
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。
三、经典力学的困境： 低速世界(经典力学) 高速世界（相对论）
在宏观低速的世界：一切都理所当然？
宏观物体低速运动（远小于光速），经典力学完全适用。
时间和空间没有联系，相互独立，与物体及其运动状态都没有关系。
物体的相关物理量（位移、质量、大小等）与物体的运动状态都无关。
当一些问题(如微观领域的深入)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。
例如：船在水中流，水速2m/s，船相对于水顺流而下 1m/s，则船相对于岸3m/s.
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？其实一0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。
量子力学
五、从弱引力到强引力
物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用
天体半径减小到一定程度时(太阳的引力半径为3 km，地球的引力半 径为1 m,如白矮星)，天体间的引力就趋于无穷大 ，强引力。
爱因斯坦广义相对论
经典力学与相对论互为补充，互不矛盾，互 不否定共同支撑起物理学科的骨架。
高速
狭义相对论
广义相对论
经典力学
宏观低速
量子力学
微观世界
强引力
科学的发展是在曲折中不断上升的 例如：相对论是一定正确的吗？
人教版必修2
第六章 万有引力与航天
第六节 经典力学的局限性
教学目标：
• 1.知道牛顿运动定律的适用范围． • 2.了解经典力学在科学研究和生产技
术中的广泛应用．
• 3.知道质量与速度的关系. • 4.通过阅读课文体会一切科学都有自
己的局限性，新的理论会不断完善和 补充旧的理论，人类对科学的认识是 无止境的．
一、经典力学模块分类：
静力学（描述静止物体） 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
（牛顿力学）
二、牛顿主要贡献 牛顿
牛顿三大定律 万有引力定律
牛顿所说：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。”
经
牛顿
典
力 学
笛卡尔、胡 克、哈雷等
金
字
开普勒
塔
的
建
伽利略、第谷
随着物体速度的加快 ，时间会变慢。将一 个钟表留在地面上， 而携带另一个以很快 速度移动，随后进行 比较，地上的钟表总 比快速移动的快。
物体以接近光速运行时 所表现出的长度会比它 静止时更短。
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。
1905年，爱因斯坦提出，物体高速时（接近光 速），物体所占空间（如长度），物理、化学过 程，生命持续时间，都与运动状态有关，时空都 与运动相关联了------------狭义相对论
例如：生活经验：空间如大房间，提供运动舞台，但不 干扰演出，空间独立于物体及其运动存在。
例如：生活经验：时间如长河，均匀流逝，任何都影 响不了它，时间也是独立的。
所以：不管选什么参考系，不管物体怎么运动，物 体的位移、时间、长度、质量等等的测量结果肯定 是一样的，这是天经地义的。
物体高的速质量世随界速度（的接增大近而光增大速）
（2）对共设的质疑：光速不可超越吗？ 哲学：光速是否只是某一时空层次的极限速度？随着目前认 识的宇观世界更大结构层次的发现，光速是否会被超越？
例如：量子力学就不会错吗？ 新的理论会代替量子力学吗？
立
哥白尼、亚里士多德
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。
三、经典力学的困境： 低速世界(经典力学) 高速世界（相对论）
在宏观低速的世界：一切都理所当然？
宏观物体低速运动（远小于光速），经典力学完全适用。
时间和空间没有联系，相互独立，与物体及其运动状态都没有关系。
物体的相关物理量（位移、质量、大小等）与物体的运动状态都无关。
当一些问题(如微观领域的深入)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。
例如：船在水中流，水速2m/s，船相对于水顺流而下 1m/s，则船相对于岸3m/s.
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？其实一0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。
量子力学
五、从弱引力到强引力
物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用
天体半径减小到一定程度时(太阳的引力半径为3 km，地球的引力半 径为1 m,如白矮星)，天体间的引力就趋于无穷大 ，强引力。
爱因斯坦广义相对论
经典力学与相对论互为补充，互不矛盾，互 不否定共同支撑起物理学科的骨架。
高速
狭义相对论
广义相对论
经典力学
宏观低速
量子力学
微观世界
强引力
科学的发展是在曲折中不断上升的 例如：相对论是一定正确的吗？
人教版必修2
第六章 万有引力与航天
第六节 经典力学的局限性
教学目标：
• 1.知道牛顿运动定律的适用范围． • 2.了解经典力学在科学研究和生产技
术中的广泛应用．
• 3.知道质量与速度的关系. • 4.通过阅读课文体会一切科学都有自
己的局限性，新的理论会不断完善和 补充旧的理论，人类对科学的认识是 无止境的．
一、经典力学模块分类：
静力学（描述静止物体） 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
（牛顿力学）
二、牛顿主要贡献 牛顿
牛顿三大定律 万有引力定律
牛顿所说：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。”
经
牛顿
典
力 学
笛卡尔、胡 克、哈雷等
金
字
开普勒
塔
的
建
伽利略、第谷
随着物体速度的加快 ，时间会变慢。将一 个钟表留在地面上， 而携带另一个以很快 速度移动，随后进行 比较，地上的钟表总 比快速移动的快。
物体以接近光速运行时 所表现出的长度会比它 静止时更短。
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。
1905年，爱因斯坦提出，物体高速时（接近光 速），物体所占空间（如长度），物理、化学过 程，生命持续时间，都与运动状态有关，时空都 与运动相关联了------------狭义相对论
例如：生活经验：空间如大房间，提供运动舞台，但不 干扰演出，空间独立于物体及其运动存在。
例如：生活经验：时间如长河，均匀流逝，任何都影 响不了它，时间也是独立的。
所以：不管选什么参考系，不管物体怎么运动，物 体的位移、时间、长度、质量等等的测量结果肯定 是一样的，这是天经地义的。
物体高的速质量世随界速度（的接增大近而光增大速）