经典力学的巨大成就与局限性.pptx

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1、第第6 6章章 经典力学与现代物理经典力学与现代物理6.1 6.1 经典力学的巨大成就和局限经典力学的巨大成就和局限性性安徽省阜阳市第二中学安徽省阜阳市第二中学 曹志华曹志华沪沪科科教教20032003课标课标版版 必修二必修二1.1.了解经典力学的发展历程，知道经典力学发了解经典力学的发展历程，知道经典力学发展历程中有哪些物理学家作出了突出贡献。展历程中有哪些物理学家作出了突出贡献。2.2.了解经典力学所取得的伟大成就及其对当时了解经典力学所取得的伟大成就及其对当时自然科学、社会发展的影响。自然科学、社会发展的影响。3.3.认识经典力学的局限性和适用范围。认识经典力学的局限性和适用范围。如果

2、我比别人看得远些，那是因为我站在巨如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。人们的肩上。牛顿牛顿思考：思考：1.1.读了牛顿的上述名言，你有什么想法？读了牛顿的上述名言，你有什么想法？2.2.为什么牛顿说是站在巨人们的肩上？为什么牛顿说是站在巨人们的肩上？一座永垂不朽的纪念碑一座永垂不朽的纪念碑 请分析比较下列科学家对经典力学的贡献请分析比较下列科学家对经典力学的贡献主要的科学研究方法主要的科学研究方法观察、思维、观察、思维、推理推理力学方面的主要成就力学方面的主要成就两个反面的结论：两个反面的结论：力是维持物体力是维持物体运动的原因。运动的原因。重的物体比轻重的物体比轻的物体下落得快

3、。的物体下落得快。亚里士多德亚里士多德 （古希腊）（古希腊）约公元前约公元前384384公元前公元前322322年年point1：认识站在巨人肩上的科学家：认识站在巨人肩上的科学家伽利略伽利略 （意大利）（意大利）1564 1564 16421642年年主要的科学研究方法主要的科学研究方法力学方面的主要成就力学方面的主要成就观察实验、假设、观察实验、假设、数学推理数学推理三者相结合三者相结合自由落体运动规律、自由落体运动规律、力学相对性原理力学相对性原理笛卡儿笛卡儿 （法国）（法国）1596159616501650年年主要的科学研究方法主要的科学研究方法力学方面的主要成就力学方面的主要成就实验

4、观察。实验观察。数学推理数学推理惯性定律惯性定律惠更斯惠更斯 （荷兰）（荷兰）1629 1629 16951695年年主要的科学研究方法主要的科学研究方法力学方面的主要成就力学方面的主要成就实验观察、实验观察、数学推理数学推理制成了世界上制成了世界上 第一架计时摆钟，第一架计时摆钟，测量出重力测量出重力加速度的值加速度的值 牛顿牛顿 （英国）（英国）1642164217271727年年主要的科学研究方法主要的科学研究方法力学方面的主要成就力学方面的主要成就归纳与演绎、归纳与演绎、综合与分析、综合与分析、实验观察等实验观察等 三大运动定律、三大运动定律、万有引力定律万有引力定律 牛顿在伽利略、开

5、普勒等人工作的基础上，牛顿在伽利略、开普勒等人工作的基础上，把地面上物体的运动与行星的运动综合起来进行把地面上物体的运动与行星的运动综合起来进行深入研究，发现了机械运动的基本规律深入研究，发现了机械运动的基本规律牛顿牛顿运动三定律和万有引力定律。他的不朽名著运动三定律和万有引力定律。他的不朽名著自自然哲学的数学原理然哲学的数学原理，为经典力学奠定了基础。，为经典力学奠定了基础。因此，牛顿说自己是站在巨人们的肩上。因此，牛顿说自己是站在巨人们的肩上。牛顿的牛顿的自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理出版于出版于16871687年，是一部奠定了经典力学基础的划时代的著作。年，是一部奠定了经典力学基础

6、的划时代的著作。它对近、现代科学和哲学的发展，产生了无与伦比它对近、现代科学和哲学的发展，产生了无与伦比的影响，是自然科学史上的一座伟大的丰碑。的影响，是自然科学史上的一座伟大的丰碑。经典力学，通常叫做牛顿力学，主要研究宏经典力学，通常叫做牛顿力学，主要研究宏观物体机械运动的规律。观物体机械运动的规律。point2：自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理产生的背景产生的背景 课前预习时布置：查阅资料和搜索互联网回答：课前预习时布置：查阅资料和搜索互联网回答：自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理产生的背景产生的背景 牛顿的科学科学发现植根于牛顿的科学科学发现植根于17世纪和世纪和18世纪早期，英国

7、乃至欧洲的剧世纪早期，英国乃至欧洲的剧烈社会变革和科学发展的背景之中。社会经济和技术发展的需要、资产阶级烈社会变革和科学发展的背景之中。社会经济和技术发展的需要、资产阶级革命的深刻影响、逻辑实证主义的启迪、国内外科学交流和英国皇家学会的革命的深刻影响、逻辑实证主义的启迪、国内外科学交流和英国皇家学会的建立建立.对于牛顿的科学成就起了很大的作用。对于牛顿的科学成就起了很大的作用。point3：原理原理的概貌的概貌原理原理“定义和注释定义和注释”“”“运动的基本定理或运动的基本定理或定律定律”（包括三个运动定律）（包括三个运动定律）定律的应用定律的应用万有引力定律和行星运动万有引力定律和行星运动流

8、体力学的开创性研究流体力学的开创性研究论宇宙系统论宇宙系统呈现了牛顿高瞻远瞩的宇宙观呈现了牛顿高瞻远瞩的宇宙观1.1.牛顿三大运动定律和万有引力定律把天体的运动牛顿三大运动定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识与地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合。的第一次大综合。2.2.以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力学得到了广泛的应用，并取得了巨大的学和结构力学得到了广泛的应用，并取得了巨大的成就。成就。经典力学的巨大成就经典力学的巨大成就3.3.力学和热力学的发展及其与生产的结合，引发力

9、学和热力学的发展及其与生产的结合，引发了第一次工业革命。了第一次工业革命。4.4.由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等，是航空航天技术的理论基础。守恒定律等，是航空航天技术的理论基础。5.5.许多理论，包括相对论和量子力学，它们的形许多理论，包括相对论和量子力学，它们的形成都受到经典力学的影响。成都受到经典力学的影响。经典力学方法论的意义经典力学方法论的意义经典力学方法的典型就是伽利略和牛顿的研究方法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）相结合的方伽利略开创了将实验、逻辑（数学）相结合的方法法“自然数学

10、化自然数学化”的方法的方法牛顿的方法可称为牛顿的方法可称为“归纳归纳-演绎法演绎法”，演绎的，演绎的结果必须诉诸实验验证。结果必须诉诸实验验证。伽利略和牛顿的科学方法影响深远，成为后伽利略和牛顿的科学方法影响深远，成为后来物理学家的一种朴实的自发倾向，并不断得到来物理学家的一种朴实的自发倾向，并不断得到发展和完善，逐渐成为一种传统，甚至作为社会发展和完善，逐渐成为一种传统，甚至作为社会科学和哲学的方法论，意义很大。科学和哲学的方法论，意义很大。我们认识物理这门学科，已经有三年了，同我们认识物理这门学科，已经有三年了，同学们，你有没有意识到自己是幸运的？我们从一学们，你有没有意识到自己是幸运的？

11、我们从一开始就被直接带入了这座宏伟壮丽的物理学大开始就被直接带入了这座宏伟壮丽的物理学大厦，而这座大厦是由一大批杰出的物理学家前赴厦，而这座大厦是由一大批杰出的物理学家前赴后继、呕心沥血构建而成的。后继、呕心沥血构建而成的。1.1.经典力学只适用于处理物体的低速（经典力学只适用于处理物体的低速（v cv c）运动。）运动。2.2.经典力学不适用于微观领域中物质结构的研究和经典力学不适用于微观领域中物质结构的研究和能量不连续的现象。能量不连续的现象。3.3.经典力学规律只在惯性参考系中成立经典力学规律只在惯性参考系中成立经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相经典力学规律只能用于宏观、低速（与光

12、速相比）的情形，且只在惯性参考系中成立。比）的情形，且只在惯性参考系中成立。经典力学的局限性经典力学的局限性1.1.经典力学的发展历程经典力学的发展历程 （建立背景、思想方法）（建立背景、思想方法）2.2.经典力学的伟大成就经典力学的伟大成就 （理论体系、研究方法、分支发展）（理论体系、研究方法、分支发展）3.3.经典力学的局限性和适用范围经典力学的局限性和适用范围 （宏观、低速）（宏观、低速）家庭作业与活动：家庭作业与活动：1、利用互联网收集经典力学在科学技术方面的典型应用事例。、利用互联网收集经典力学在科学技术方面的典型应用事例。2、撰写一篇题为、撰写一篇题为“关于伽利略、牛顿的科学研究方法对物理发关于伽利略、牛顿的科学研究方法对物理发 展的意义展的意义”的小论文。的小论文。古之成大事者古之成大事者,不惟有超士之不惟有超士之才才,亦有坚忍不拔之志。亦有坚忍不拔之志。-苏轼苏轼