66《经典力学的局限性》.pptx

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1、孝义市实验中学校孝义市实验中学校孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 1. 知道牛顿运动定律的适用范围。知道牛顿运动定律的适用范围。2. 2. 了解经典力学在科学研究和生产技术中的广了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。泛应用。3. 3. 知道质量与速度的关系，知道高速运动中必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间的变化须考虑速度随时间的变化 。 孝义市实验中学校孝义市实验中学校 自从自从 17 17 世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，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取得了巨大的成就，经

2、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，向其他科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局限万能的，向其他科学一样，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。课我们就来了解这方面的知识。 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

3、。通过对牛断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的。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。精神。著名物理学家杨振宁曾赞颂到：“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年出版的那一天。”孝义市实验中学校孝义市实验中学校像一切科学一样，像一切科学一样，它没有也不会穷尽它没有也不会穷尽一切真理，它也有一切真理，它也有自己的局限性。它自己的局

4、限性。它像一切科学理论一像一切科学理论一样，是一部样，是一部“未完未完成的交响曲成的交响曲”。那。那么经典力学在什么么经典力学在什么范围内适用范围内适用呢？又呢？又有有怎样的局限性怎样的局限性呢？呢？孝义市实验中学校孝义市实验中学校重重 大大 成成 就就时时 间间阿基米德发现浮力定律阿基米德发现浮力定律公元前三世纪公元前三世纪开普勒发现行星运动定律开普勒发现行星运动定律1609，1619伽利略阐明了运动的相对性原理伽利略阐明了运动的相对性原理1632伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理1638帕斯卡发现帕斯卡原理帕斯卡发现帕斯卡原理1653马德堡半球实验

5、：验证大气压力马德堡半球实验：验证大气压力1663发现胡克定律发现胡克定律弹簧弹力和形变的关系弹簧弹力和形变的关系1678牛顿发表牛顿发表自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理，阐明了运动定律和万，阐明了运动定律和万有引力定律有引力定律1687孝义市实验中学校孝义市实验中学校观察、思观察、思维、维、推理推理观察实验、观察实验、假设、数假设、数学推理三学推理三者相者相结合结合两个反面结两个反面结论：论：力是力是维持物体运维持物体运动的动的原因原因 重物体比重物体比轻物体下落轻物体下落得得快快自由落自由落体运动体运动规规律律力学力学相相对性原理对性原理实验观实验观察、数察、数学学推理推理惯性惯性定律

6、定律实验、数实验、数学学推理推理制成了制成了世界上第世界上第一架计时一架计时摆钟摆钟测量出测量出重力加速重力加速度的度的值值归纳与演绎、归纳与演绎、综合与分析、综合与分析、实验实验观察观察三大运动三大运动定律定律 万有引力万有引力定律定律孝义市实验中学校孝义市实验中学校(1) 实现实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。了人类对自然界认识的第一次理论大综合。(2) 确定确定了自然科学应有的基本特征。了自然科学应有的基本特征。(3) 将将“实验和数学实验和数学”相结合的方法推广到物理学的各相结合的方法推广到物理学的各个分支，形成了完整的经典力学体系。个分支，形成了完整的经典力学体系。孝义市实验

7、中学校孝义市实验中学校经典时空观经典时空观狭义相对论时空观狭义相对论时空观光速光速同时同时时间与空间时间与空间质量质量相对的相对的绝对的（不变）绝对的（不变）绝对的绝对的与运动无关，绝对的与运动无关，绝对的与运动无关，不变的与运动无关，不变的相对的相对的与运动有关，相对的与运动有关，相对的随速度增大而增大随速度增大而增大孝义市实验中学校孝义市实验中学校牛顿牛顿伽利略、第谷伽利略、第谷哥白尼、亚里士多德哥白尼、亚里士多德笛卡尔、胡克笛卡尔、胡克、哈雷等、哈雷等开普勒开普勒孝义市实验中学校孝义市实验中学校 19 19 世纪末科学家世纪末科学家们发现，当研究有们发现，当研究有关光的问题时，用关光的问

8、题时，用经典物理的理论解经典物理的理论解释一些相关现象，释一些相关现象，就会产生尖锐的矛就会产生尖锐的矛盾。为了解决这一盾。为了解决这一矛盾，爱因斯坦于矛盾，爱因斯坦于 1905 1905 年提出了狭义年提出了狭义相对论相对论。孝义市实验中学校孝义市实验中学校汤姆汤姆生生贝克勒贝克勒耳耳 第二第二次革命的次革命的导导火索，是火索，是物理学史上物理学史上的三大的三大发现：伦琴发发现：伦琴发现现 X 射线、汤射线、汤姆生姆生发发现、贝克勒耳现、贝克勒耳发现天发现天然然放射线，使放射线，使物理学物理学的研究从宏观领域进的研究从宏观领域进入了入了微观世界。微观世界。孝义市实验中学校孝义市实验中学校 人

9、们发现，微观粒子人们发现，微观粒子所表所表现出的现象用经典物理理论根现出的现象用经典物理理论根本无法本无法解释。为了解释。为了克服这一克服这一困困难，德国难，德国物理学家普朗克大胆物理学家普朗克大胆提出了量子的提出了量子的观点，爱因斯坦观点，爱因斯坦等物理学家又将量子论进一步等物理学家又将量子论进一步丰富、发展，形成丰富、发展，形成了现代量子了现代量子力学力学理论。理论。孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 高速高速的概念的概念 所谓所谓高速，就是指运动速度接近于真空中的光速。高速，就是指运动速度接近于真空中的光速。2. 在在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的，经典力学中，物体的质量是

10、不随运动状态改变的，而而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而增大增大。即。即 3. 经典力学经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动。只适用于低速运动，不适用于高速运动。021mmvc 孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 宏观世界宏观世界粒子的运动粒子的运动特点特点 粒子粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应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。用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。2. 微观粒子微观粒子的运动的运动特点特点 就就单个粒子来说，其运动没有确定的运动轨迹，微观

11、单个粒子来说，其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。粒子既有粒子性，又有波动性。3. 经典力学经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。只适用于宏观世界不适用于微观世界。孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 经典力学经典力学与行星轨道的矛盾与行星轨道的矛盾 按按牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆或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，而天文观测表明，圆做周期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不行星的轨道并不是严格闭合的是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。的运动。 实际实际观测到的水星的运动观测到

12、的水星的运动情况，与情况，与爱因斯坦广义相爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合的很好。对论的计算结果吻合的很好。2. 经典力学经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。只适用于弱引力，而不适用于强引力。孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 经典力学经典力学只适用于物体的低速只适用于物体的低速运动运动( v 0 时时，物体的质量，物体的质量为为 m m0，即物体，即物体质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的C. 当当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量

13、变化学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D. 通常通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化021mmvc CD孝义市实验中学校孝义市实验中学校3. 关于关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正经典力学、狭义相对论和量子力学，下面说法中正确的确的是是 ( )A. 狭义相对论狭义相对论和经典力学是相对立、互不相容的

14、两种理论和经典力学是相对立、互不相容的两种理论B. 在在物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理物体高速运动时，物体的运动规律服从狭义相对论理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿定律C. 经典力学经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动粒子的运动D. 不论不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的都是适用的BC孝义市实验中学校孝义市实验中学校4. 牛顿牛顿定律能适用于下列哪些定律能适用于下列哪些情况情况 ( ) A. 研究研究原子中

15、电子的运动原子中电子的运动B. 研究研究“神州神州”五号的高速发射五号的高速发射C. 研究研究地球绕太阳的运动地球绕太阳的运动D. 研究研究飞机从深圳飞往北京的航线飞机从深圳飞往北京的航线BCD孝义市实验中学校孝义市实验中学校5. 两两台升降机甲、乙同时自由下落。甲上的人看到乙是台升降机甲、乙同时自由下落。甲上的人看到乙是静止的，也就是说，在甲看来，乙的运动状态并没有改静止的，也就是说，在甲看来，乙的运动状态并没有改变，但是乙确实受到向下的地球引力。根据牛顿定律，变，但是乙确实受到向下的地球引力。根据牛顿定律，受到外力作用的物体，其运动状态一定会改变，这不是受到外力作用的物体，其运动状态一定会改变，这不是有矛盾吗？你是如何理解的？有矛盾吗？你是如何理解的？不不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。孝义市实验中学校孝义市实验中学校