经典力学的成就与局限性课件高中物理二配套.ppt

《经典力学的成就与局限性课件高中物理二配套.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《经典力学的成就与局限性课件高中物理二配套.ppt（34页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性1知知道道经经典典力力学学又又称称为为牛牛顿顿力力学学，了了解解经经典典力力学学的的发发展展历历程程，知知道道对对经经典典力力学学理理论论体体系系的的建建立立做做出出重重要要贡贡献献的的主主要要科学家科学家2知知道道经经典典力力学学描描绘绘了了机机械械运运动动的的规规律律，知知道道经经典典力力学学对对于人于人类类文明所起的作用文明所起的作用3了解了解经经典力学的典力学的时时空空观观及其主要缺陷及其主要缺陷4了解了解经经典力学的运典力学的运动观动观及其主要缺陷及其主要缺陷经典力学的成就经典力学的成就1687年牛年牛顿顿出版的著作出版的著作 中中建建立

2、立起起了了一一个个完完整整的的力力学学理理论论体体系系，可可以以说说明明行行星星和和卫卫星星的的轨轨道道、开开普普勒勒的的行行星星运运动动定定律律、彗彗星星运运动动、落落体体运运动动、海海洋洋的的潮潮汐汐等等许许多多人人们们日日常常看看到到的的种种种种运运动动经经典典力力学学的的思思想想方方法法远远远远超超出出了了物物理理学学与与天天文文学学的的范范畴畴，不不仅仅在在化化学学和和生生物物学学等等自自然然科科学学领领域域，而而且且在在艺艺术术、政政治治、哲哲学学等等社社会会科科学学领领域域，也也都都按按照照经经典典力力学学的的描描述述方方式式来来形形成成自自己己的的体体系系，对对社社会会和和文文

3、化化的的发发展展产产生了巨大的影响生了巨大的影响自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理经典力学的局限性经典力学的局限性经经典典力力学学是是从从日日常常的的机机械械运运动动中中总总结结出出来来的的，超超出出这这个个范范围围，经经典力学就常常不适用了典力学就常常不适用了与与经经典典力力学学体体系系相相适适应应，牛牛顿顿还还建建立立了了绝绝对对的的时时空空观观，即即 、与与 完全无关，完全无关，与与 也完全无关也完全无关时间时间空间空间物体及其运动物体及其运动时间时间空间空间经典力学的适用范围经典力学的适用范围实实验验表表明明，牛牛顿顿运运动动定定律律、绝绝对对时时空空观观和和万万有有引引力力定定律律

4、，对对于于受受到到很很强强的的引引力力作作用用的的物物体体的的运运动动也也不不适适用用；在在微微观观领领域域，即即对对活活动动范范围围在在1010 m以以内内的的微微观观粒粒子子(质质子子、中中子子、电电子子等等)的的运运动动，经经典典力力学学也也不不适适用用因因此此，经经典典力力学只适用于学只适用于_，超超出出以以上上范范围围，经经典典力力学学就就失失效效了了，要由相要由相对论对论、量子、量子论论等来取代等来取代宏观宏观(1010 m)、低速、低速(vc)、弱引力场、弱引力场(例如地球附近例如地球附近)自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练名师解疑名师解疑分类例析分类例析金手指驾校 金手指

5、驾驶员考试2016金手指驾校 金手指驾驶员考试2016科目一金手指驾校 金手指驾驶员考试2016科目四金手指驾校 金手指驾驶员科目一模拟考试金手指驾考 金手指驾驶员科目四模拟考试一、以牛顿运动定律为基础的经典力学的成就一、以牛顿运动定律为基础的经典力学的成就牛牛顿顿运运动动三三定定律律和和万万有有引引力力定定律律把把天天体体的的运运动动与与地地上上物物体体的的运运动动统统一一起起来来，是是人人类类对对自自然然界界认认识识的的第第一一次次大大综综合合，是人是人类认识类认识史上的一次重大史上的一次重大飞跃飞跃经经典典力力学学的的基基础础，在在以以后后的的二二百百多多年年里里几几乎乎统统治治了了物物

6、理理学学的各个的各个领领域域经经典典力力学学和和以以经经典典力力学学为为基基础础发发展展起起来来的的天天体体力力学学、材材料料力力学学和和结结构构力力学学等等得得到到了了广广泛泛的的应应用用，并并取取得得了了巨巨大大的的成成就就18世世纪纪60年年代代，力力学学和和热热力力学学的的发发展展及及其其与与生生产产的的结结合合，使使机机器器和和蒸蒸汽汽机机得得到到改改进进和和推推广广，引引发发了了第第一一次次工工业业革革命命由由牛牛顿顿力力学学定定律律导导出出的的动动量量守守恒恒定定律律、机机械械能能守守恒恒定定律律等等，是是航航空空航航天天技技术术的的理理论论基基础础火火箭箭、人人造造地地球球卫卫

7、星星、航航天天飞飞机机、宇宇宙宙飞飞船船、行行星星探探测测器器等等航航天天器器的的发发射射，都都是是牛牛顿顿力学规律的应用范例力学规律的应用范例二、经典力学的适用范围二、经典力学的适用范围19世世纪纪末末到到20世世纪纪初初，人人们们相相继继发发现现了了电电子子、质质子子、中中子子等等微微观观粒粒子子，发发现现它它们们不不仅仅具具有有粒粒子子性性，而而且且具具有有波波动动性性，它它们们的的运运动动规规律律不不能能用用经经典典力力学学描描述述.20世世纪纪20年年代代，建建立立了了量量子子力力学学，它它能能够够正正确确地地描描述述微微观观粒粒子子运运动动的的规规律律性性，并并在在现现代代科科技技

8、中中发发挥挥了了重重要要作作用用相相对对论论和和量量子子力力学学的的出出现现，使使人人们们认认识识到到经经典典力力学学的的适适用用范范围围：只只适适用用于于低低速速运运动动，不不适适用用于于高高速速运运动动；只只适适用用于于宏宏观观世世界界，不不适适用用于于微微观观世界世界【典例典例1】关于关于经经典力学，下列典力学，下列说说法正确的是法正确的是 ()A经经典典力力学学是是科科学学家家通通过过探探索索身身边边的的物物体体运运动动而而总总结结出出的运的运动规动规律律B经经典典力力学学在在理理论论和和实实践践上上取取得得巨巨大大的的成成功功，从从地地面面到到天天体体的的运运动动都都服服从从经经典典

9、力力学学的的规规律律，因因此此，它它是是完完全全正确的正确的经典力学的成就经典力学的成就 C经经典典力力学学不不适适用用于于高高速速、微微观观领领域域，而而自自然然界界中中又又不不存存在在惯惯性系，因此，它是完全性系，因此，它是完全错误错误的的D经经典典力力学学是是人人类类长长期期对对自自然然运运动动规规律律探探索索的的一一个个发发展展阶阶段段，随随着着探探索索的的深深入入，视视野野的的开开阔阔，必必然然存存在在不不完完善善的的方面方面解解析析由由于于认认识识水水平平的的局局限限，科科学学家家最最早早研研究究的的是是身身边边的的事事物物经经典典力力学学就就是是科科学学家家通通过过探探索索身身边

10、边的的运运动动而而总总结结出出的的运运动动规规律律，A项项正正确确经经典典力力学学在在理理论论和和实实践践上上取取得得了了巨巨大大的的成成功功但但随随着着人人们们探探索索的的深深入入、视视野野的的开开阔阔，人人们们发发现现经经典典力力学学也也有有局局限限性性，它它不不适适用用高高速速、微微观观领领域域，所所以以B、C错误，错误，D正确正确答案答案AD借借题题发发挥挥分分析析时时既既要要看看到到经经典典力力学学的的伟伟大大成成就就，又又要要注注意到经典力学的局限性及适用范围意到经典力学的局限性及适用范围【变式变式1】哥哥白白尼尼提提出出“太太阳阳中中心心说说”、开开普普勒勒提提出出行行星星运运动

11、动三三定定律律后后，牛牛顿顿站站在在巨巨人人的的肩肩膀膀上上，创创立立了了经经典典力力学学，揭揭示示了了包包括括行行星星在在内内的的宏宏观观物物体体的的运运动动规规律律；爱爱因因斯斯坦坦既既批批判判了了牛牛顿顿力力学学的的不不足足，又又进进一一步步发发展展了了牛牛顿顿的的经经典典力力学学，创创立立了了相相对对论这说论这说明明 ()世世界界无无限限广广大大，人人不不可可能能认认识识世世界界，只只能能认认识识世世界界的的一一部部分分人人的的意意识识具具有有能能动动性性，能能够够正正确确地地反反映映客客观观世世界界人人对对世世界界的的每每一一个个正正确确认认识识都都有有局局限限性性，需需要要发发展展

12、和和深深化化 每每一一个个认认识识都都可可能能被被后后人人推推翻翻，人人不不可可能能获获得得正正确确的的认识认识A BC D解解析析发发现现总总是是来来自自于于认认识识过过程程，观观点点总总是是为为解解释释发发现现而而提提出出的的，主主动动认认识识世世界界，积积极极思思考考问问题题，追追求求解解决决(解解释释)问题，这是科学研究的基本轨迹问题，这是科学研究的基本轨迹任任何何一一个个人人对对客客观观世世界界的的认认识识都都要要受受当当时时的的客客观观条条件件和和科科学学水水平平的的制制约约，所所以以所所形形成成的的“正正确确理理解解”都都有有一一定定的的局局限限性性爱爱因因斯斯坦坦的的相相对对论

13、论理理论论是是对对牛牛顿顿力力学学的的理理论论的的发发展展和和深深化化，但但也也有有人人正正在在向向爱爱因因斯斯坦坦理理论论挑挑战战所所以以正正确确选选项项为为D.答案答案D【典典例例2】20世世纪纪以以来来，人人们们发发现现了了一一些些新新的的事事实实，而而经经典典力力学学却却无无法法解解释释经经典典力力学学只只适适用用于于解解决决物物体体的的低低速速运运动动问问题题，不不能能用用来来处处理理高高速速运运动动问问题题；只只适适用用于于宏宏观观物物体体，一般不适用于微一般不适用于微观观粒子粒子这说这说明明 ()A随着随着认识认识的的发发展，展，经经典力学已成了典力学已成了过时过时的理的理论论B

14、人人们对们对客客观观事物的具体事物的具体认识认识，在广度上是有局限性的，在广度上是有局限性的C不同不同领领域的事物各有其本域的事物各有其本质质与与规规律律D人人们们应应当当不不断断地地扩扩展展认认识识，在在更更广广阔阔的的领领域域内内掌掌握握不不同事物的本同事物的本质质与与规规律律经典力学的适用范围经典力学的适用范围 解解析析人人们们对对客客观观世世界界的的认认识识，要要受受到到他他所所处处的的时时代代的的客客观观条条件件和和科科学学水水平平的的制制约约，所所以以形形成成的的看看法法也也都都具具有有一一定定的的局局限限性性，人人们们只只有有不不断断地地扩扩展展自自己己的的认认识识，才才能能掌掌

15、握握更更广广阔阔领领域域内内的的不不同同事事物物的的本本质质与与规规律律；新新的的科科学学的的诞诞生生，并并不不意意味味着着对对原原来来科科学学的的全全盘盘否否定定，只只能能认认为为过过去去的的科科学学是新的科学在一定条件下的特殊情形故选是新的科学在一定条件下的特殊情形故选B、C、D.答案答案BCD【变式变式2】以牛以牛顿顿运运动动定律定律为为基基础础的的经经典力学的适用范典力学的适用范围围是什么？是什么？解解析析经经典典力力学学只只适适用用于于解解决决低低速速运运动动问问题题，不不能能用用来来处处理理高高速速运运动动问问题题，经经典典力力学学只只适适用用于于宏宏观观物物体体，一一般般不不适适

16、用用于于微微观观粒粒子子：经经典典力力学学只只适适用用于于解解决决弱弱引引力力问问题题，不不能能用来处理强引力问题用来处理强引力问题答案答案见见解析解析科学家发现超光速中微子科学家发现超光速中微子挑战爱因斯坦相对论挑战爱因斯坦相对论(之一之一)超光速中微子超光速中微子超光速中微子，超光速中微子，顾顾名思名思义义，是超光速的中微子，是超光速的中微子该该种中种中微子于微子于2011年年9月月24日被日被发现发现若再次被若再次被证实证实，现现代物理学代物理学可能将被推覆可能将被推覆现现代物理的两大支柱一个是量子代物理的两大支柱一个是量子论论，另一个，另一个就是相就是相对论对论如果相如果相对论对论被推

17、翻，物理的大厦将会倒塌被推翻，物理的大厦将会倒塌惊天发现惊天发现2011年年9月月24日日，欧欧洲洲核核子子研研究究中中心心公公布布了了一一份份研研究究结结果果，科科研研人人员员在在让让中中微微子子进进行行近近光光速速运运动动时时，其其到到达达时时间间比比预预计计的的早早了了60纳纳秒秒(1纳纳秒秒等等于于十十亿亿分分之之一一秒秒)，对对此此，研研究究者者认认为为，这这可可能能意意味味着着这这些些中中微微子子是是以以比比光光速速快快的的速速度度运运行行根根据据爱爱因因斯斯坦坦狭狭义义相相对对论论，光光速速是是宇宇宙宙速速度度的的极极限限，没没有有任任何何物物质质可可以以超超越越光光速速如如果果

18、此此次次研研究究结结果果被被验验证证为为真真，意意味味着奠定了着奠定了现现代物理学的基代物理学的基础础将遭到将遭到严严重挑重挑战战超光速中微子超光速中微子图图5-1-1此此次次研研究究的的中中微微子子束束源源自自位位于于日日内内瓦瓦的的欧欧洲洲核核子子研研究究中中心心，接接收收方方则则是是意意大大利利罗罗马马附附近近的的意意大大利利国国立立核核物物理理研研究究所所粒粒子子束束的的发发射射方方和和接接收收方方之之间间有有着着730公公里里的的距距离离，研研究究者者让让粒粒子子束束以以近近光光速速运运行行，并并通通过过其其最最后后运运行行的的时时间间和和距距离离来来判判断断中中微微子子的的速速度度

19、中中微微子子束束在在两两地地之之间间的的地地下下管管道道中中穿穿梭梭挑战经典挑战经典相相对对论论是是现现代代物物理理学学基基础础理理论论之之一一，认认为为任任何何物物质质在在真真空空中中的的速速度度无无法法超超过过光光速速这这一一最最新新发发现现可可能能推推翻翻爱爱因因斯斯坦坦的的经经典理典理论论欧欧洲洲核核子子研研究究中中心心理理论论物物理理学学家家约约翰翰埃埃利利斯斯评评价价：“如如果果这这一一结结果是事果是事实实，那的确非同凡响，那的确非同凡响”法法国国物物理理学学家家皮皮埃埃尔尔比比内内特特吕吕告告诉诉法法国国媒媒体体，这这是是“革革命命性性”发发现现，一一旦旦获获得得证证实实，“广广

20、义义相相对对论论和和狭狭义义相相对对论论都都将将打上打上问问号号”他没有参与他没有参与这这一一项项目，然而目，然而查阅过实验查阅过实验数据数据比比内内特特吕吕说说，这这项项实实验验中中，中中微微子子穿穿过过各各类类物物质质，包包括括地地壳壳，“这这也也许许会会减减慢慢它它们们的的速速度度，但但绝绝不不会会增增加加它它们们的的速速度，度，让让它它们们超超过过光速光速”实验经过实验经过研究所在地研究所在地图图5-1-2“这这个个结结果果十十分分令令人人震震惊惊，”该该研研究究项项目目发发言言人人艾艾瑞瑞迪迪塔塔托托说说，“我我们们在在好好几几个个月月中中反反复复研研究究核核对对，并并仔仔细细考考虑

21、虑了了实实验验中中其其他他各各种种因因素素的的影影响响”艾艾瑞瑞迪迪塔塔托托说说，科科研研人人员员反反复复观观测测到到这这个个现现象象达达1.6万万次次“这这是是很很令令人人感感兴兴趣趣的的结结果果，但但它它科科学学上上的的准准确确性性，还还要要更更多多的的实实验验才才能能来来验验证证”中中科科院院高高能能物物理理研研究究所所所所长长陈陈和和生生对对本本报报记记者者说说他他表表示示，目目前前物物理理学学界界也也出出现现了了一一些些对对该该实实验验结结果果的的不不同同意意见见，一一是是怀怀疑疑粒子束粒子束飞飞行距离的准确性，二是粒子束本身行距离的准确性，二是粒子束本身长长度的准确性度的准确性此此

22、次次实实验验的的研研究究者者之之一一奥奥迪迪瑞瑞说说，“尽尽管管我我们们测测量量的的系系统统不不确确定定性性很很低低，统统计计数数据据准准确确性性也也很很高高，但但我我们们还还是是希希望望能与其他能与其他实验实验做做对对比比”根根据据研研究究者者的的声声明明，中中微微子子束束的的发发射射地地到到接接收收地地之之间间的的距距离离，存存在在着着20厘厘米米的的不不确确定定性性对对中中微微子子速速飞飞行行时时间间通通过过高高级级GPS系系统统和和原原子子钟钟等等精精密密设设备备测测量量，精精确确度度小小于于10纳纳秒秒级别级别发现意义发现意义欧欧洲洲核核子子研研究究中中心心在在一一份份声声明明中中表

23、表示示，这这个个结结果果的的潜潜在在影影响响巨巨大大，急急需需其其他他实实验验的的独独立立测测量量进进行行重重复复实实验验，接接受受更更广广泛泛、更更严严谨谨的的考考验验，这这才才能能最最终终验验证证或或反反驳驳是是否否真真的的存存在在超超光光速速粒粒子子目目前前，研研究究中中心心已已将将此此实实验验论论文文上上传传到到公公开开网网站上，并站上，并对对全球物理学界全球物理学界进进行在行在线说线说明明图图5-1-3欧欧洲洲核核子子研研究究中中心心研研究究主主任任贝贝托托鲁鲁奇奇说说，如如果果这这个个研研究究被被验证验证，将改，将改变变人人类类的物理的物理观观物物理理学学家家们们认认为为，一一旦旦

24、这这些些粒粒子子确确实实被被证证实实跑跑过过了了光光速速，将将彻彻底底改改变变人人类类对对整整个个宇宇宙宙存存在在的的看看法法，甚甚至至改改变变人人类类存存在在的的模模式式有有分分析析人人士士认认为为，可可能能宇宇宙宙中中的的确确还还存存在在其其他他未未知知维维度度，中中微微子子抄抄了了其其他他维维度度的的“近近路路”，才才“跑跑”得得比比光光快快(未未完完转转下下节节)经典力学的成就经典力学的成就1下列下列说说法正确的是法正确的是 ()A牛牛顿顿定律就是定律就是经经典力学典力学B经经典力学的基典力学的基础础是牛是牛顿顿运运动动定律定律C牛牛顿顿运运动动定律可以解决自然界中所有的定律可以解决自

25、然界中所有的问题问题D经经典力学可以解决自然界中所有的典力学可以解决自然界中所有的问题问题解解析析经经典典力力学学并并不不等等于于牛牛顿顿定定律律，牛牛顿顿运运动动定定律律只只是是经经典典力力学学的的基基础础；经经典典力力学学并并非非万万能能，也也有有其其适适用用范范围围，并并不不能能解解决决自自然然界界中中所所有有的的问问题题，没没有有哪哪个个理理论论可可以以解解决决自自然界中所有问题因此只有然界中所有问题因此只有B项正确项正确答案答案B2以以牛牛顿顿运运动动定定律律为为基基础础的的经经典典力力学学，在在科科学学研研究究和和生生产产技技术术中有哪些中有哪些应应用？用？解解析析经经典典力力学学

26、在在科科学学研研究究和和生生产产技技术术中中有有广广泛泛的的应应用用经经典典力力学学与与天天文文学学相相结结合合建建立立了了天天体体力力学学；经经典典力力学学和和工工程程实实际际相相结结合合，建建立立了了应应用用力力学学，如如水水利利学学，材材料料力力学学、结结构构力力学学等等从从地地面面上上各各种种物物体体的的运运动动到到天天体体的的运运动动：从从大大气气的的流流动动到到地地壳壳的的变变动动：从从拦拦柯柯筑筑坝坝、修修建建桥桥梁梁到到设设计计各各种种机机械械；从从自自行行车车到到汽汽车车、火火车车、飞飞机机等等现现代代交交通通工工具具的的运运动动，从从投投出出篮篮球球到到发发射射导导弹弹、卫卫星星、宇宇宙宙飞飞船船等等等等，所有这些都服从经典力学规律所有这些都服从经典力学规律答案答案见见解析解析经典力学的适用范围经典力学的适用范围3经经典力学适用于解决典力学适用于解决()A宏宏观观高速高速问题问题 B微微观观低速低速问题问题C宏宏观观低速低速问题问题 D微微观观高速高速问题问题解解析析经经典典力力学学局局限限于于运运动动速速率率远远小小于于真真空空中中光光速速(低低速速)的的宏宏观观物物体体，对对高高速速运运动动的的物物体体和和微微观观粒粒子子不不适适用用，所所以以只有只有C正确正确答案答案C