《经典力学局限性》PPT课件

牛顿：25年。 实际：2年！？
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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。
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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。
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t0
1
v c
2
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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
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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。
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-----------
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爱因斯坦在狭义相对论中阐 述了物体以接近光速运动所遵循 的规律，得出了一些不同与经典 力学的观念和结论。
1.相对质量
在经典力学中，物体的质量 是不随运动状态改变的，
而狭义相对论认为：物体的 m 质量要随物体运动速度的增 大而增大，即
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m0
1
v2 c2
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2 相对时间
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）运动速度的加快，时间会变慢。
F
根据牛顿第二定律可知物体将以加速
度a=F/m做匀加速直线运动。
由运动学公式可知：物体的速度v=at
推理：随着时间的推移，物体的速度不断增大，最终可
使物体获得任意速度。但事实并非如此。常识告诉我们，
物体运动速度是有极限的，现在已知的最大速度是光速，
且现在也无法使物体运动超越这个速度，这是经典力学无
法解答的。这是什么原因造成的呢？是否经典力学的错误？
是从正确走向错误”？
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经典物理模块分类：
17世纪前在观察 与哲学的猜测上 对天文、力、热、 声、光有了一定
认识。
17世纪初—19世纪末 是经典物理学体系建
立的关键时期
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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
第一部分包括：“定义和注释”和“运动的基本定理或 定律”。这部分虽然篇幅不大，却极为重要。
第二部分是这些基本定律的作用，包括三篇：第一篇是 研究万有引力的；第二篇是讨论介质对物体运动的影响； 第三篇是“论宇宙系统” 。
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一、从低速到高速
例如：在一个无限大的光滑水平
面上，有一质量为m的物体，在一个 水平恒力F的作用下，从静止开始运动。 m
（牛顿力学）
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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
经
典

笛卡尔、胡
力
克、哈雷等
学
金
开普勒
字
塔
的
伽利略、第谷
建
立
哥白尼、亚里士多德
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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。著名物理学家杨振宁赞颂到：“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《自然哲学的数学原理》在 1687年出版的那天。”
爱因斯坦指出，
任何物体
L L • 以光速运动时，
其长度将会缩短
0
为零。
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v c
2
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高速世界（接近光速）
随着物体线性运动 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。
物体的质量随速 度的增大而增大 物体以接近光线运行
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请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问 题 （小组讨论，代表展示，点拨总结）
1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说
明。
2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为
什么吗？举例说明。
3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一
下。
4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿
的经典力学？应该怎样认识？
5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总
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教 学目标
❖ 知识与技能
❖ 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，知道高速运动中必须考虑速 度随时
❖ 过程与方法
❖ 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．
❖ 情感、态度与价值观
❖ 通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的 结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无 穷性，培养献身于科学的时代精神．
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❖ 教学重点 ❖ 牛顿运动定律的适用范围 ❖ 教学难点 ❖ 高速运动的物体，速度和质量之间的关
系． ❖ 教学方法 ❖ 探究、讲授、讨论、练习
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自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的 经典力学不断发展，取得了巨大的成就， 经典力学在科学研究和生产技术中有了 广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律 的正确性。
但是，经典力学也不是万能的，向其它 科学一样，它也有一定的适用范围，有 自己的局限性。那么经典力学在什么范 围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节 课我们就来了解这方面的知识。