第六节经典力学的局限性ppt课件.ppt

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1、第六节第六节 经典力学的局限性经典力学的局限性火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 古希腊的灿烂文化在漫长的黑暗中埋没风尘古希腊的灿烂文化在漫长的黑暗中埋没风尘，黯然失色。，黯然失色。1515世纪，文艺复兴的大旗飘扬在世纪，文艺复兴的大旗飘扬在欧洲大陆上，自然科学获得新的生命，蓬勃成欧洲大陆上，自然科学获得新的生命，蓬勃成长。科学巨匠哥白尼、第谷、开普勒、伽利略长。科学巨匠哥白尼、第谷、开普勒、伽利略以及笛卡儿等先后驰名于欧洲。一场科学革命以及笛卡儿等先后驰名于欧洲。一场科学革命冲破了中世纪封建势力和经院哲学的层层罗网，冲

2、破了中世纪封建势力和经院哲学的层层罗网，不断取得胜利。不断取得胜利。牛顿牛顿伟大的科学家，经典物理学理论体伟大的科学家，经典物理学理论体系的建立者系的建立者正是在欧洲出现政治、经济和正是在欧洲出现政治、经济和科学文化新变革的时代诞生的。科学文化新变革的时代诞生的。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 17 17 世纪牛顿力学构成了体系。可以说，世纪牛顿力学构成了体系。可以说，这是物理学第一次伟大的综合。牛顿建立这是物理学第一次伟大的综合。牛顿建立了两个定律，一个是运动定律，一个是万了两个定律，一个是运动定律，一个是万有引力

3、定律，并发展了变量数学微积分，有引力定律，并发展了变量数学微积分，具有解决实际问题的能力。他开拓了天体具有解决实际问题的能力。他开拓了天体力学这一科学，海王星和冥王星的发现就力学这一科学，海王星和冥王星的发现就充分显示了这一点。充分显示了这一点。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去重重重重 大大大大 成成成成 就就就就时时时时 间间间间阿基米德发现浮力定律阿基米德发现浮力定律阿基米德发现浮力定律阿基米德发现浮力定律公

4、元前三世纪公元前三世纪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开普勒发现行星运动定律开普勒发现行星运动定律16091609，16191619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16321632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16381638帕斯卡发现帕斯卡原理帕斯卡发现帕斯卡原理帕斯卡发现帕斯卡原理帕斯卡发现帕斯卡原理16531653马德堡半球实验、验证大气压力马德堡半球实

5、验、验证大气压力马德堡半球实验、验证大气压力马德堡半球实验、验证大气压力16631663发现胡克定律发现胡克定律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弹簧弹力和形变的关系弹簧弹力和形变的关系16781678牛顿发表自然哲学的数学原理，阐明了牛顿发表自然哲学的数学原理，阐明了牛顿发表自然哲学的数学原理，阐明了牛顿发表自然哲学的数学原理，阐明了运动定律和万有引力定律运动定律和万有引力定律运动定律和万有引力定律运动定律和万有引力定律16871687 收集整理经典力学发展过程中重大成就事件，并按时间顺序收集整理经典力学发展过程中重大成就事件，并按时间顺序收集整理经典力学发展过

6、程中重大成就事件，并按时间顺序收集整理经典力学发展过程中重大成就事件，并按时间顺序由远及近排列，你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？由远及近排列，你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？由远及近排列，你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？由远及近排列，你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？这说明了什么？这说明了什么？这说明了什么？这说明了什么？一一一一.经典力学的发展历程经典力学的发展历程经典力学的发展历程经典力学的发展历程火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去亚里士多德亚里士多德亚里士多德亚里士多德伽利略伽

7、利略伽利略伽利略笛卡儿笛卡儿笛卡儿笛卡儿惠更斯惠更斯惠更斯惠更斯牛顿牛顿牛顿牛顿国别国别国别国别生活年生活年生活年生活年代代代代古希腊，约公古希腊，约公古希腊，约公古希腊，约公元前元前元前元前384384公元公元公元公元前前前前322322年年年年意大利，意大利，意大利，意大利，1564156416421642年年年年法国，法国，法国，法国，1596159616501650年年年年荷兰，荷兰，荷兰，荷兰，1629162916951695年年年年英国，英国，英国，英国，1642164217271727年年年年主要的主要的主要的主要的科学研科学研科学研科学研究方法究方法究方法究方法观察、思维、观察

8、、思维、观察、思维、观察、思维、推理推理推理推理观察实验、假观察实验、假观察实验、假观察实验、假设、数学推理设、数学推理设、数学推理设、数学推理三者相结合三者相结合三者相结合三者相结合实验观察、实验观察、实验观察、实验观察、数学推理数学推理数学推理数学推理实验、数实验、数实验、数实验、数学推理学推理学推理学推理归纳与演归纳与演归纳与演归纳与演绎、综合绎、综合绎、综合绎、综合与分析、与分析、与分析、与分析、实验观察实验观察实验观察实验观察等等等等力学方力学方力学方力学方面的主面的主面的主面的主要成就要成就要成就要成就两个反面的结两个反面的结两个反面的结两个反面的结论：论：论：论：力是维持物力是维

9、持物力是维持物力是维持物体运动的原因。体运动的原因。体运动的原因。体运动的原因。重的物体比重的物体比重的物体比重的物体比轻的物体下落轻的物体下落轻的物体下落轻的物体下落得快。得快。得快。得快。自由落体运自由落体运自由落体运自由落体运动规律动规律动规律动规律力学相对性力学相对性力学相对性力学相对性原理原理原理原理惯性定律惯性定律惯性定律惯性定律制成了制成了制成了制成了世界上第世界上第世界上第世界上第一架计时一架计时一架计时一架计时摆钟。摆钟。摆钟。摆钟。测量出测量出测量出测量出重力加速重力加速重力加速重力加速度的值。度的值。度的值。度的值。三大运三大运三大运三大运动定律、动定律、动定律、动定律、

10、万有引万有引万有引万有引力定律。力定律。力定律。力定律。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火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去经典力学发展的三个阶段经典力学发展的三个阶段经典力学发展的三个阶段经典力学发展的三个阶段第一阶段：第一阶段：第一阶段：第一阶段：伽伽利利略略、牛牛顿顿时时代代之之前前。人人们们对对力力学学现现象象的的研研究究大大多多直直接接反反映映在在技技术术之之中中或或完完全全融融合合在在哲哲学学之之内内

11、，物物理理学学就就整整体体而而言言还还没没有有成成为为独独立立的的科科学学。这这个个阶阶段段对对力力学学作作出出突突出出贡贡献献的的是是阿阿基基米德。米德。第二阶段：第二阶段：第二阶段：第二阶段：从从伽伽利利略略到到牛牛顿顿。是是经经典典力力学学从从基基本本要要领领、基基本本定定律律到到建建成成理理论论体体系系的的阶阶段段，在在这这一一阶阶段段有有一一系系列列的的科科学学家家为为经经典典力力学学打下重要基础。打下重要基础。第三阶段：第三阶段：第三阶段：第三阶段：牛牛顿顿之之后后。经经典典力力学学又又有有新新的的发发展展，这这一一阶阶段段主主要要是是后后人人对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓

12、展和完善。对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去二二二二.经典力学的伟大成就经典力学的伟大成就经典力学的伟大成就经典力学的伟大成就把把人人类类对对整整个个自自然然界界的的认认识识推推进进到到一一个个新新水水平平，牛牛顿顿从从力力学上证明了自然界的统一；学上证明了自然界的统一；经经典典力力学学的的建建立立首首次次明明确确了了一一切切自自然然科科学学理理论论应应有有的的基基本本特特征征，这这标标志志着着近近代代理理论论自自然然科科学学的的诞诞生生，也也成成为为其其他他各各门自然科学

13、的典范；门自然科学的典范；经经典典力力学学的的建建立立对对自自然然科科学学和和科科技技的的发发展展、社社会会的的进进步步具具有深远影响：有深远影响：经典力学形成的科学研究方法的推广应用；经典力学形成的科学研究方法的推广应用；经经典典力力学学与与其其他他基基础础科科学学相相结结合合产产生生了了许许多多交交叉叉学学科科，促促进了自然科学的进一步发展；进了自然科学的进一步发展；经经典典力力学学在在科科学学技技术术上上有有广广泛泛的的应应用用，促促进进了了社社会会文文明明的的发展。发展。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去经经 典

14、典 力力 学学 经典物理学体系：经典力学，热学、声学、光学、电磁学伽利略生物力学生物力学热弹性力学热弹性力学磁流体力学磁流体力学化学流体动力学化学流体动力学等离子体动力学等离子体动力学地质力学地质力学天体力学天体力学塑性力学塑性力学流体力学流体力学弹性力学弹性力学刚体力学刚体力学经典力学经典力学力力动量动量能量能量火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去阿尔伯特爱因斯坦创立狭义相对论.火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去19051905年，出生于德国的年，

15、出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特美籍物理学家阿尔伯特爱因斯坦爱因斯坦（1879195518791955）发）发表了狭义相对论。这个表了狭义相对论。这个理论指出在宇宙中唯一理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中不变的是光线在真空中的速度，其它任何事物的速度，其它任何事物速度、长度、质量速度、长度、质量和经过的时间，都随观和经过的时间，都随观察者的参考系（特定观察者的参考系（特定观察）而变化。察）而变化。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去伦琴发现伦琴发现X X射线射线汤姆生发现电子汤姆生发现电子贝克勒耳发现贝克勒耳发现天然

16、放射线天然放射线宏观领域宏观领域微观世界微观世界火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去普朗克普朗克 创立创立量子力学量子力学火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 经典物理经典物理对物理学思想和科学方法作了重对物理学思想和科学方法作了重点总结，它只点总结，它只适用于宏观低速的物体适用于宏观低速的物体；相对论和量子论相对论和量子论则则适用于微观高速粒子的适用于微观高速粒子的运动运动。因此，因此，相对论和量子力学的建立相对论和量子力学的建立,并不是对并不是对经

17、典力学的否定经典力学的否定。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去三三三三.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经典力学只适用于处理物体的低速运动（经典力学只适用于处理物体的低速运动（经典力学只适用于处理物体的低速运动（经典力学只适用于处理物体的低速运动（v v c c）经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象经典力学不适用于微观领域中物质结构

18、和能量不连续的现象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（经典力学规律只能用于宏观、低速（经典力学规律只能用于宏观、低速（经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相比与光速相比）的情形，）的情形，）的情形，）的情形，且只在惯性参考系中成立。且只在惯性参考系中成立。且只在惯性参考系中成立。且只在惯性参考系中成立。牛顿运动定律与参考系牛顿运动定律与参考系惯性参考系：惯性参考系：惯性参考系：惯性参考系：凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。凡是牛顿定律成立的参考系，称

19、为惯性参考系，简称惯性系。所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系。所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去选择的参考系不同，对运动的描述就不同：选择的参考系不同，对运动的描述就不同：例如：让两小球从同一高度同时自由下落。例如：让两小球从同一高度同时自由下落。符合牛顿运动定律符合牛顿运动定律不符合牛顿运动定律不符合牛顿运动定律惯性系惯性系非非惯性系惯性系火灾袭来时要迅速疏散逃

20、生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去【例题】【例题】【例题】【例题】牛顿定律能适用于下列哪些情况？牛顿定律能适用于下列哪些情况？A.研究原子中电子的运动研究原子中电子的运动 B.研究研究“神州神州”五号的高速发射五号的高速发射 C.研究地球绕太阳的运动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研究飞机从深圳飞往北京的航线【答案】【答案】【答案】【答案】BCDBCD【提示】经典力学只适用于处理【提示】经典力学只适用于处理【提示】经典力学只适用于处理【提示】经典力学只适用于处理宏观宏观宏观宏观物体的物体的物体的物体的低速运动低速运动低速

21、运动低速运动。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去【例例例例题题题题】两两台台升升降降机机甲甲、乙乙同同时时自自由由下下落落甲甲上上的的人人看看到到乙乙是是静静止止的的，也也就就是是说说，在在甲甲看看来来，乙乙的的运运动动状状态态并并没没有有改改变变，但但是是乙乙确确实实受受到到向向下下的的地地球球引引力力。根根据据牛牛顿顿定定律律，受受到到外外力力作作用用的的物物体体，其其运运动动状状态态一一定定会会改改变变，这这不不是是有有矛矛盾盾吗吗？你你是如何理解的？是如何理解的？【提示】牛顿力学规律只在惯性参考系中成立【提示】牛

22、顿力学规律只在惯性参考系中成立【提示】牛顿力学规律只在惯性参考系中成立【提示】牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。【答案】不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。【答案】不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。【答案】不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。【答案】不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去检测题检测题 有关科学家和涉及的事实，正确的说有关科学家和涉及的事实，正确的说法是法是 A

23、A哥白尼创立了日心说哥白尼创立了日心说 B B伽利略发现了行星运动规律伽利略发现了行星运动规律 C.C.惠更斯解决了弹性碰撞问题惠更斯解决了弹性碰撞问题 D D爱因斯坦提出了量子论爱因斯坦提出了量子论(A C )火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去(1)(1)相对时间相对时间 狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不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（观察者所见变的）。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性运动速度的加快，时间会变慢。使用到的）线性运动速度的加快，时间会变慢。使用同步原

24、子钟已证实了这个结论的正确性，将一个同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动钟表留在地面上，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（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。钟表总比另一个稍微快一点。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去(2)(2)相对长度相对长度:爱尔兰物理学家乔治爱尔兰物理学家乔治佛兹杰拉德佛兹杰拉德（1851190118511901）提出，物质会在运动的方向）提出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意味

25、着根据一个静止观察者上收缩（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。速运动时，其长度将会缩短为零。火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去(3)(3)相对质量：相对质量：物体运动时的质量与静止质量的关系物体运动时的质量与静止质量的关系火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去光速不变原理光速不变原理 对任何惯性系对任何惯性系,在真空中沿任意方向传播在真空中沿任意方向传播的光速都相同的光速都相同,且与光源的运动状态无关。且与光源的运动状态无关。即谁测真空中的光速都是即谁测真空中的光速都是c c,与惯性系的选与惯性系的选择及光源无关。择及光源无关。光速不变原理适用的条件光速不变原理适用的条件:(A)(A)惯性系；惯性系；(B)(B)真空中真空中