經(jīng)典力學(xué)的局限性課件

6經(jīng)典力學(xué)的局限性1ppt課件6經(jīng)典力學(xué)的局限性1ppt課件一、課堂導(dǎo)入經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，萬有引力更是建立起了人們對牛頓物理學(xué)的尊敬。從地面上物體的運動到天體的運動，從大氣的流動到地殼的變動，從攔河筑壩、修建橋梁到設(shè)計各種機(jī)械，從自行車到汽車、火車、飛機(jī)等現(xiàn)代交通工具，從投出籃球到發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船……所有都服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律。經(jīng)典力學(xué)在如此廣闊的領(lǐng)域里與實際相符，顯示了牛頓運動定律的正確性與經(jīng)典力學(xué)的魅力。但是，一切科學(xué)一樣，經(jīng)典力學(xué)沒有也不會窮盡一切真理，它也有自己的局限性。它像一切科學(xué)理論一樣，是一部“未完成的交響曲”。2ppt課件一、課堂導(dǎo)入經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，萬二、自主學(xué)習(xí)自學(xué)課本48-49頁。3ppt課件二、自主學(xué)習(xí)自學(xué)課本48-49頁。3ppt課件靜力學(xué)(描述靜止物體)運動學(xué)(描述物體運動)動力學(xué)(描述物體受力作用下的運動)經(jīng)典力學(xué)(牛頓力學(xué))三、講練結(jié)合經(jīng)典力學(xué)模塊分類4ppt課件靜力學(xué)(描述靜止物體)運動學(xué)(描述物體運動)動力學(xué)(描述物體牛頓伽利略、第谷哥白尼、亞里士多德笛卡爾、胡克、哈雷等牛頓所說:"如果說我看得遠(yuǎn),那是因為我站在巨人們的肩上。"經(jīng)典力學(xué)金字塔的建立開普勒萬有引力定律牛頓三大定律5ppt課件牛頓伽利略、第谷哥白尼、亞里士多德笛卡爾、胡克、哈雷等牛頓所科學(xué)家對經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)6ppt課件科學(xué)家對經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)6ppt課件

經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律,萬有引力定律更確立了牛頓的地位,牛頓運動定律和萬有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊領(lǐng)域,經(jīng)受實踐檢驗。

由牛頓力學(xué)定律導(dǎo)出的動量守恒定律、機(jī)械能守恒律等是航空航天技術(shù)理論的基礎(chǔ)?；鸺⑷嗽斓厍蛐l(wèi)星、航天飛機(jī)、宇宙飛船、行星探測器等航天器的發(fā)射,都是牛頓力學(xué)規(guī)律的應(yīng)用范例……7ppt課件經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律,萬有引力定律更1905年,出生于德國的美籍物理學(xué)家阿爾伯特·愛因斯坦(1879-1955)發(fā)表了狹義相對論。這個理論指出在宇宙中唯一不變的是光線在真空中的速度,其它任何事物──速度、長度、質(zhì)量和經(jīng)過的時間,都隨觀察者的參考系(特定觀察)而變化。8ppt課件1905年,出生于德國的美籍物理學(xué)家阿爾伯特牛頓建立的經(jīng)典力學(xué)已相當(dāng)完善,愛因斯坦為什么還要提出相對論。相對論是否全盤否定了牛頓的經(jīng)典力學(xué)理論?經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍?9ppt課件牛頓建立的經(jīng)典力學(xué)已相當(dāng)完善,愛因斯坦為什么還要提出相對論。經(jīng)典力學(xué)受速度限制的分析生活中接觸到的運動，速度都遠(yuǎn)小于真空中的光速。處理這些運動，經(jīng)典力學(xué)完全適用。狹義相對論闡述了物體在以接近光的速度運動時所遵循的規(guī)律，得出了一些不同于經(jīng)典力學(xué)的觀念和結(jié)論。10ppt課件經(jīng)典力學(xué)受速度限制的分析生活中接觸到的運動，速在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不隨運動狀態(tài)改變的。但是,按照20世紀(jì)初著名物理學(xué)家愛因斯坦建立的狹義相對論,質(zhì)量要隨物體運動速度的增大而增大。物體的質(zhì)量與運動速度的關(guān)系:式中m0是物體靜止時的質(zhì)量,m是物體速度為v時的質(zhì)量,c是真空中的光速。11ppt課件在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不隨運動狀態(tài)改變的

可見,當(dāng)v<<c時,m≈m0;當(dāng)v趨近于c時,m趨近于無窮大。因此,當(dāng)物體的速度遠(yuǎn)小于真空中的光速時,經(jīng)典力學(xué)完全適用;當(dāng)物體的速度接近光速時,經(jīng)典力學(xué)就不適用了。經(jīng)典力學(xué)(牛頓運動定律)在低速運動的物體(低速世界)中成立(適用)。12ppt課件可見,當(dāng)v<<c時,m≈m0;當(dāng)v趨近于c時設(shè)河流中的水相對于河岸的速度為v水岸,船相對于水的速度為v船水,則在經(jīng)典力學(xué)中,船相對于岸的速度為：這似乎是天經(jīng)地義的。但是,這個關(guān)系式涉及兩個不同的慣性參考系,而速度總是與位移(空間長度)及時間間隔的測量相聯(lián)系。相對論認(rèn)為,同一過程的位移和時間的測量在不同參考系中是不同的,因而上式不能成立。(矢量和)當(dāng)一些問題牛頓解釋不了時,它就只好用上帝的萬能來解釋,為此牛頓花費了后半生的心血,這正是牛頓的悲劇。13ppt課件設(shè)河流中的水相對于河岸的速度為v水岸,船相對

經(jīng)典力學(xué)中的空間和時間力學(xué)的目的在于描述物體在空間中的位置如何隨"時間"而改變。這里,"位置"和"空間"應(yīng)如何理解是不清楚的。設(shè)一架飛機(jī)正在勻速地行駛,從飛機(jī)上投下一枚炸彈。那么,如果不計空氣阻力的影響,飛行員看見炸彈是沿直線落下的。從地面上觀察這一舉動的行人則看到炸彈是沿拋物線落到地面上的。對牛頓運動定律受參考系限制的認(rèn)識14ppt課件經(jīng)典力學(xué)中的空間和時間對牛頓運動定律受參考系限制的認(rèn)識14借助于這一實例可以清楚地知道不會有獨立存在的軌線("路程——曲線");而只有相對于特定的參考物體的軌線。可見,在非慣性系中,牛頓定律不再成立?，F(xiàn)在問:炸彈所經(jīng)過的各個"位置"是"的確"在一條直線上,還是在一條拋物線上的呢?經(jīng)典力學(xué)(牛頓運動定律)在慣性系中成立(適用)。15ppt課件借助于這一實例可以清楚地知道不會有獨立存在的軌線("路程——兩種不同的時空觀"科學(xué)漫步"欄目中提到了牛頓和愛因斯坦的兩種不同的時空觀。牛頓認(rèn)為:空間是獨立于物體及其運動而存在的,時間也是獨立于物體及其運動而存在的,這是一種經(jīng)典時空觀。

愛因斯坦則認(rèn)為:在研究物體的高速運動(速度接近真空中的光速)時,物體的長度即物體占有的空間,以及物理過程、化學(xué)過程,甚至還有生命過程的持續(xù)時間,都與它們的運動狀態(tài)有關(guān),空間與時間不再與物體及其運動無關(guān)而獨立存在。這是一種嶄新的時空觀。16ppt課件兩種不同的時空觀愛因斯坦則認(rèn)為:在研究物體的高速(一)經(jīng)典時空觀(絕對時空觀)(1)同時的絕對性(2)時間間隔的絕對性(3)空間距離的絕對性

時間、長度和質(zhì)量這三者都與參考系的運動無關(guān)。17ppt課件(一)經(jīng)典時空觀(絕對時空觀)(1)同時的絕對性(2)時間間(二)相對論時空觀(1)同時是相對的(3)動尺變短(4)運動的物體質(zhì)量變大(1)不同慣性參考系,物理規(guī)律相同1、兩條基本假設(shè)(2)任何慣性系,光速不變2、狹義相對論結(jié)論(2)動鐘變慢

時間、長度和質(zhì)量這三者都與參考系的運動有關(guān)。18ppt課件(二)相對論時空觀(1)同時是相對的(3)動尺變短(4)運動愛因斯坦相對質(zhì)量相對時間相對空間狹義相對論19ppt課件愛因斯坦相對質(zhì)量相對時間相對空間狹義相對論19ppt課件相對的絕對的(不變)絕對的與運動無關(guān),絕對的與運動無關(guān),不變的相對的與運動有關(guān),相對的隨速度增加而增大經(jīng)典時空觀與相對論時空觀20ppt課件相對的絕對的(不變)絕對的與運動無關(guān),絕對的與運動無關(guān),不變不敢相信圖中的橫線是平行的,不過它就是平行的21ppt課件不敢相信圖中的橫線是平行的,不過它就是平行的21ppt課件兩個位于中心的圓哪個大?其實一樣大的!

22ppt課件兩個位于中心的圓哪個大?其實一樣大的!22ppt課件二、經(jīng)典力學(xué)在分析宏觀與微觀的困難第二次革命的導(dǎo)火索是物理學(xué)史上的三大發(fā)現(xiàn):倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、湯姆生發(fā)現(xiàn)電子、貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射線,使物理學(xué)的研究從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入了微觀世界。人們發(fā)現(xiàn),微觀粒子所表現(xiàn)出的現(xiàn)象用經(jīng)典物理理論根本無法解釋。倫琴發(fā)現(xiàn)X射線湯姆生發(fā)現(xiàn)電子貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射線宏觀領(lǐng)域微觀世界23ppt課件二、經(jīng)典力學(xué)在分析宏觀與微觀的困難第二次革命的導(dǎo)火索是物理學(xué)經(jīng)典力學(xué)難以解釋微觀粒子的運動:科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性,同時還具有波動性,它們的運動在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明。20世紀(jì)20年代量子力學(xué)的出現(xiàn),才很好地揭示了微觀世界的基本規(guī)律。經(jīng)典力學(xué)(牛頓運動定律)在宏觀世界中成立(適用),微觀世界不適用。普朗克創(chuàng)立量子力學(xué)24ppt課件經(jīng)典力學(xué)難以解釋微觀粒子的運動:經(jīng)典力學(xué)(牛頓運動定律)在宏強(qiáng)引力作用下出現(xiàn)的問題

牛頓的萬有引力定律取得了巨大的成就,但在一些問題上也遇到了困難。例如:水星的公轉(zhuǎn)軌道在不斷旋進(jìn),其實際觀察值要比經(jīng)典力學(xué)的預(yù)言值多。1915年,愛因斯坦創(chuàng)立的廣義相對論對此則能作出很好的解釋,同時還預(yù)言光線經(jīng)過大質(zhì)量星體附近時會發(fā)生偏轉(zhuǎn),且已被觀測證實。另外,根據(jù)牛頓的理論,當(dāng)天體被壓縮成半徑幾乎為0的一個點時,引力趨于無窮大;而愛因斯坦的理論則認(rèn)為,引力趨于無窮大發(fā)生在半徑接近一個"引力半徑"的時候,這個引力半徑的值由天體的質(zhì)量決定。當(dāng)天體的實際半徑接近引力半徑時,由愛因斯坦和牛頓引力理論計算出的力的差異急劇增大,在強(qiáng)引力情況下牛頓引力理論不再適用。牛頓運動定律只適用于弱引力,在強(qiáng)引力的作用下,牛頓的引力理論不再成立。25ppt課件強(qiáng)引力作用下出現(xiàn)的問題牛頓運動定律只適用于弱引力,在強(qiáng)引力的四、合作探究1.愛因斯坦狹義相對論是不是對經(jīng)典力學(xué)的全盤否定？經(jīng)典力學(xué)的適用范圍？2.根據(jù)愛因斯坦狹義相對論,根據(jù)愛因斯坦狹義相對論,質(zhì)量要隨著物體運動速度的增大而增大,即如果是一個物體加速、加速、再加速，它的速度會增加到等于光速甚至大于光速嗎？為什么？26ppt課件四、合作探究1.愛因斯坦狹義相對論是不是對經(jīng)典力學(xué)的全盤否定五、才華展示六、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍

經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍:只適用于低速運動,不適用于高速運動;只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界;只適用于弱引力情況,不適用于強(qiáng)引力情況。對于高速運動(速度接近真空中的光速),需要應(yīng)用愛因斯坦的相對論。當(dāng)物體的運動速度遠(yuǎn)小于真空中的光速時,相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。

對于微觀世界,需要應(yīng)用量子力學(xué)。當(dāng)普朗克常數(shù)可以忽略不計時,量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。對于強(qiáng)引力情況,需要應(yīng)用愛因斯坦引力理論。當(dāng)天體的實際半徑遠(yuǎn)大于它們的引力半徑時,愛因斯坦引力理論和牛頓引力理論計算出的力的差異并不很大。27ppt課件五、才華展示六、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍27ppt課件總之

經(jīng)典力學(xué)只適用于低速、宏觀、弱引力的情況。當(dāng)物體的速度遠(yuǎn)小于光速c時,相對論物理學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。當(dāng)另一個重要的常數(shù)即"普朗克常量"可以忽略不計時,量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。28ppt課件總之經(jīng)典力學(xué)只適用于低速、宏觀、弱引力的情況經(jīng)典力學(xué)狹義相對論廣義相對論量子力學(xué)互為補(bǔ)充,互不矛盾,互不否定共同支撐起物理學(xué)科的骨架。宏觀低速高速微觀世界強(qiáng)引力29ppt課件經(jīng)典力學(xué)狹義相對論廣義相對論量子力學(xué)互為補(bǔ)充,互不矛盾,互不2.根據(jù)公式知道，v=c時，m應(yīng)是無窮大，隨著質(zhì)量的不斷增大，產(chǎn)生加速度的力不斷增大。使加速越來越困難。因此一個物體不管怎么加速，它的速度不會等于甚至超過光速。30ppt課件2.根據(jù)公式知道，v=c時，m應(yīng)是無窮大，隨著質(zhì)量的不斷增大七、牛頓的科學(xué)方法"科學(xué)足跡"中總結(jié)了牛頓的科學(xué)方法,這些科學(xué)方法值得我們借鑒。

重視實驗:重視實驗,從歸納入手,這是牛頓科學(xué)方法論的基礎(chǔ)。

邏輯推論:為了歸納成功,不僅需要大量的可靠資料與廣博的知識,而且要有清晰的邏輯頭腦。

數(shù)學(xué)歸納:事物之間的本質(zhì)聯(lián)系只有通過數(shù)學(xué)才能歸納為能夠測量、應(yīng)用和檢驗的公式和定律。31ppt課件七、牛頓的科學(xué)方法31ppt課件Einstein對相對論的解釋

當(dāng)你和一個漂亮姑娘在一起坐一小時,你感覺只坐了一分鐘,當(dāng)你坐在火爐旁一分鐘,就好象坐了一小時,這就是相對論。AlbertEinstein世紀(jì)偉人32ppt課件Einstein對相對論的解釋當(dāng)你和一個漂亮姑娘在一六、課堂檢測1.通過加速裝置對電子施加一個很大的恒力，使電子從靜止開始加速，對這一加速過程，下列說法正確的是(

)A．根據(jù)牛頓第二定律，電子將不斷做勻加速直線運動B．電子先做勻加速直線運動，后以光速做勻速直線運動C．電子開始做近似勻加速直線運動，后來質(zhì)量增大，牛頓運動定律不再適用D．電子是微觀粒子，整個加速過程根本就不能用牛頓運動定律解釋33ppt課件六、課堂檢測1.通過加速裝置對電子施加一個很大的恒力，使電子解析：電子在開始加速的階段，速度很小，遠(yuǎn)低于光速，雖然它是微觀粒子，但此時牛頓運動定律基本適用，可以認(rèn)為被加速的初始階段是勻加速直線運動．后來速度大了，質(zhì)量也變大，牛頓運動定律不再適用．C正確．答案：C34ppt課件解析：電子在開始加速的解析：2.經(jīng)典力學(xué)不能適用于下列哪些運動(

)A．火箭的發(fā)射B．宇宙飛船繞地球的運動C．“勇氣號”宇宙探測器的運動D．微觀粒子的波動性

D項是微觀粒子的運動，經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀物體的運動．答案：D35ppt課件解析：2.經(jīng)典力學(xué)不能適用于下列哪些運動()答案：A3.牛頓定律不適用于下列哪些情況(

)A．研究原子中電子的運動B．研究“神舟七號”飛船的高速發(fā)射C．研究地球繞太陽的運動D．研究飛機(jī)從北京飛往紐約的航線36ppt課件答案：A3.牛頓定律不適用于下列哪些情況()36ppt課七、課堂小結(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性適用范圍低速宏觀弱引力狹義相對論兩個基本假設(shè)速度的影響相對性原理光速不變原理對質(zhì)量對時間對空間37ppt課件七、課堂小結(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性適用范圍低速狹義相對論兩個基本假課下作業(yè)課堂鞏固訓(xùn)練38ppt課件課下作業(yè)課堂鞏固訓(xùn)練38ppt課件6經(jīng)典力學(xué)的局限性39ppt課件6經(jīng)典力學(xué)的局限性1ppt課件一、課堂導(dǎo)入經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，萬有引力更是建立起了人們對牛頓物理學(xué)的尊敬。從地面上物體的運動到天體的運動，從大氣的流動到地殼的變動，從攔河筑壩、修建橋梁到設(shè)計各種機(jī)械，從自行車到汽車、火車、飛機(jī)等現(xiàn)代交通工具，從投出籃球到發(fā)射導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船……所有都服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律。經(jīng)典力學(xué)在如此廣闊的領(lǐng)域里與實際相符，顯示了牛頓運動定律的正確性與經(jīng)典力學(xué)的魅力。但是，一切科學(xué)一樣，經(jīng)典力學(xué)沒有也不會窮盡一切真理，它也有自己的局限性。它像一切科學(xué)理論一樣，是一部“未完成的交響曲”。40ppt課件一、課堂導(dǎo)入經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律，萬二、自主學(xué)習(xí)自學(xué)課本48-49頁。41ppt課件二、自主學(xué)習(xí)自學(xué)課本48-49頁。3ppt課件靜力學(xué)(描述靜止物體)運動學(xué)(描述物體運動)動力學(xué)(描述物體受力作用下的運動)經(jīng)典力學(xué)(牛頓力學(xué))三、講練結(jié)合經(jīng)典力學(xué)模塊分類42ppt課件靜力學(xué)(描述靜止物體)運動學(xué)(描述物體運動)動力學(xué)(描述物體牛頓伽利略、第谷哥白尼、亞里士多德笛卡爾、胡克、哈雷等牛頓所說:"如果說我看得遠(yuǎn),那是因為我站在巨人們的肩上。"經(jīng)典力學(xué)金字塔的建立開普勒萬有引力定律牛頓三大定律43ppt課件牛頓伽利略、第谷哥白尼、亞里士多德笛卡爾、胡克、哈雷等牛頓所科學(xué)家對經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)44ppt課件科學(xué)家對經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)6ppt課件

經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律,萬有引力定律更確立了牛頓的地位,牛頓運動定律和萬有引力定律在宏觀、低速、弱引力的廣闊領(lǐng)域,經(jīng)受實踐檢驗。

由牛頓力學(xué)定律導(dǎo)出的動量守恒定律、機(jī)械能守恒律等是航空航天技術(shù)理論的基礎(chǔ)?；鸺⑷嗽斓厍蛐l(wèi)星、航天飛機(jī)、宇宙飛船、行星探測器等航天器的發(fā)射,都是牛頓力學(xué)規(guī)律的應(yīng)用范例……45ppt課件經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運動定律,萬有引力定律更1905年,出生于德國的美籍物理學(xué)家阿爾伯特·愛因斯坦(1879-1955)發(fā)表了狹義相對論。這個理論指出在宇宙中唯一不變的是光線在真空中的速度,其它任何事物──速度、長度、質(zhì)量和經(jīng)過的時間,都隨觀察者的參考系(特定觀察)而變化。46ppt課件1905年,出生于德國的美籍物理學(xué)家阿爾伯特牛頓建立的經(jīng)典力學(xué)已相當(dāng)完善,愛因斯坦為什么還要提出相對論。相對論是否全盤否定了牛頓的經(jīng)典力學(xué)理論?經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍?47ppt課件牛頓建立的經(jīng)典力學(xué)已相當(dāng)完善,愛因斯坦為什么還要提出相對論。經(jīng)典力學(xué)受速度限制的分析生活中接觸到的運動，速度都遠(yuǎn)小于真空中的光速。處理這些運動，經(jīng)典力學(xué)完全適用。狹義相對論闡述了物體在以接近光的速度運動時所遵循的規(guī)律，得出了一些不同于經(jīng)典力學(xué)的觀念和結(jié)論。48ppt課件經(jīng)典力學(xué)受速度限制的分析生活中接觸到的運動，速在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不隨運動狀態(tài)改變的。但是,按照20世紀(jì)初著名物理學(xué)家愛因斯坦建立的狹義相對論,質(zhì)量要隨物體運動速度的增大而增大。物體的質(zhì)量與運動速度的關(guān)系:式中m0是物體靜止時的質(zhì)量,m是物體速度為v時的質(zhì)量,c是真空中的光速。49ppt課件在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是不隨運動狀態(tài)改變的

可見,當(dāng)v<<c時,m≈m0;當(dāng)v趨近于c時,m趨近于無窮大。因此,當(dāng)物體的速度遠(yuǎn)小于真空中的光速時,經(jīng)典力學(xué)完全適用;當(dāng)物體的速度接近光速時,經(jīng)典力學(xué)就不適用了。經(jīng)典力學(xué)(牛頓運動定律)在低速運動的物體(低速世界)中成立(適用)。50ppt課件可見,當(dāng)v<<c時,m≈m0;當(dāng)v趨近于c時設(shè)河流中的水相對于河岸的速度為v水岸,船相對于水的速度為v船水,則在經(jīng)典力學(xué)中,船相對于岸的速度為：這似乎是天經(jīng)地義的。但是,這個關(guān)系式涉及兩個不同的慣性參考系,而速度總是與位移(空間長度)及時間間隔的測量相聯(lián)系。相對論認(rèn)為,同一過程的位移和時間的測量在不同參考系中是不同的,因而上式不能成立。(矢量和)當(dāng)一些問題牛頓解釋不了時,它就只好用上帝的萬能來解釋,為此牛頓花費了后半生的心血,這正是牛頓的悲劇。51ppt課件設(shè)河流中的水相對于河岸的速度為v水岸,船相對

經(jīng)典力學(xué)中的空間和時間力學(xué)的目的在于描述物體在空間中的位置如何隨"時間"而改變。這里,"位置"和"空間"應(yīng)如何理解是不清楚的。設(shè)一架飛機(jī)正在勻速地行駛,從飛機(jī)上投下一枚炸彈。那么,如果不計空氣阻力的影響,飛行員看見炸彈是沿直線落下的。從地面上觀察這一舉動的行人則看到炸彈是沿拋物線落到地面上的。對牛頓運動定律受參考系限制的認(rèn)識52ppt課件經(jīng)典力學(xué)中的空間和時間對牛頓運動定律受參考系限制的認(rèn)識14借助于這一實例可以清楚地知道不會有獨立存在的軌線("路程——曲線");而只有相對于特定的參考物體的軌線?？梢?在非慣性系中,牛頓定律不再成立?，F(xiàn)在問:炸彈所經(jīng)過的各個"位置"是"的確"在一條直線上,還是在一條拋物線上的呢?經(jīng)典力學(xué)(牛頓運動定律)在慣性系中成立(適用)。53ppt課件借助于這一實例可以清楚地知道不會有獨立存在的軌線("路程——兩種不同的時空觀"科學(xué)漫步"欄目中提到了牛頓和愛因斯坦的兩種不同的時空觀。牛頓認(rèn)為:空間是獨立于物體及其運動而存在的,時間也是獨立于物體及其運動而存在的,這是一種經(jīng)典時空觀。

愛因斯坦則認(rèn)為:在研究物體的高速運動(速度接近真空中的光速)時,物體的長度即物體占有的空間,以及物理過程、化學(xué)過程,甚至還有生命過程的持續(xù)時間,都與它們的運動狀態(tài)有關(guān),空間與時間不再與物體及其運動無關(guān)而獨立存在。這是一種嶄新的時空觀。54ppt課件兩種不同的時空觀愛因斯坦則認(rèn)為:在研究物體的高速(一)經(jīng)典時空觀(絕對時空觀)(1)同時的絕對性(2)時間間隔的絕對性(3)空間距離的絕對性

時間、長度和質(zhì)量這三者都與參考系的運動無關(guān)。55ppt課件(一)經(jīng)典時空觀(絕對時空觀)(1)同時的絕對性(2)時間間(二)相對論時空觀(1)同時是相對的(3)動尺變短(4)運動的物體質(zhì)量變大(1)不同慣性參考系,物理規(guī)律相同1、兩條基本假設(shè)(2)任何慣性系,光速不變2、狹義相對論結(jié)論(2)動鐘變慢

時間、長度和質(zhì)量這三者都與參考系的運動有關(guān)。56ppt課件(二)相對論時空觀(1)同時是相對的(3)動尺變短(4)運動愛因斯坦相對質(zhì)量相對時間相對空間狹義相對論57ppt課件愛因斯坦相對質(zhì)量相對時間相對空間狹義相對論19ppt課件相對的絕對的(不變)絕對的與運動無關(guān),絕對的與運動無關(guān),不變的相對的與運動有關(guān),相對的隨速度增加而增大經(jīng)典時空觀與相對論時空觀58ppt課件相對的絕對的(不變)絕對的與運動無關(guān),絕對的與運動無關(guān),不變不敢相信圖中的橫線是平行的,不過它就是平行的59ppt課件不敢相信圖中的橫線是平行的,不過它就是平行的21ppt課件兩個位于中心的圓哪個大?其實一樣大的!

60ppt課件兩個位于中心的圓哪個大?其實一樣大的!22ppt課件二、經(jīng)典力學(xué)在分析宏觀與微觀的困難第二次革命的導(dǎo)火索是物理學(xué)史上的三大發(fā)現(xiàn):倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、湯姆生發(fā)現(xiàn)電子、貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射線,使物理學(xué)的研究從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入了微觀世界。人們發(fā)現(xiàn),微觀粒子所表現(xiàn)出的現(xiàn)象用經(jīng)典物理理論根本無法解釋。倫琴發(fā)現(xiàn)X射線湯姆生發(fā)現(xiàn)電子貝克勒耳發(fā)現(xiàn)天然放射線宏觀領(lǐng)域微觀世界61ppt課件二、經(jīng)典力學(xué)在分析宏觀與微觀的困難第二次革命的導(dǎo)火索是物理學(xué)經(jīng)典力學(xué)難以解釋微觀粒子的運動:科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性,同時還具有波動性,它們的運動在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明。20世紀(jì)20年代量子力學(xué)的出現(xiàn),才很好地揭示了微觀世界的基本規(guī)律。經(jīng)典力學(xué)(牛頓運動定律)在宏觀世界中成立(適用),微觀世界不適用。普朗克創(chuàng)立量子力學(xué)62ppt課件經(jīng)典力學(xué)難以解釋微觀粒子的運動:經(jīng)典力學(xué)(牛頓運動定律)在宏強(qiáng)引力作用下出現(xiàn)的問題

牛頓的萬有引力定律取得了巨大的成就,但在一些問題上也遇到了困難。例如:水星的公轉(zhuǎn)軌道在不斷旋進(jìn),其實際觀察值要比經(jīng)典力學(xué)的預(yù)言值多。1915年,愛因斯坦創(chuàng)立的廣義相對論對此則能作出很好的解釋,同時還預(yù)言光線經(jīng)過大質(zhì)量星體附近時會發(fā)生偏轉(zhuǎn),且已被觀測證實。另外,根據(jù)牛頓的理論,當(dāng)天體被壓縮成半徑幾乎為0的一個點時,引力趨于無窮大;而愛因斯坦的理論則認(rèn)為,引力趨于無窮大發(fā)生在半徑接近一個"引力半徑"的時候,這個引力半徑的值由天體的質(zhì)量決定。當(dāng)天體的實際半徑接近引力半徑時,由愛因斯坦和牛頓引力理論計算出的力的差異急劇增大,在強(qiáng)引力情況下牛頓引力理論不再適用。牛頓運動定律只適用于弱引力,在強(qiáng)引力的作用下,牛頓的引力理論不再成立。63ppt課件強(qiáng)引力作用下出現(xiàn)的問題牛頓運動定律只適用于弱引力,在強(qiáng)引力的四、合作探究1.愛因斯坦狹義相對論是不是對經(jīng)典力學(xué)的全盤否定？經(jīng)典力學(xué)的適用范圍？2.根據(jù)愛因斯坦狹義相對論,根據(jù)愛因斯坦狹義相對論,質(zhì)量要隨著物體運動速度的增大而增大,即如果是一個物體加速、加速、再加速，它的速度會增加到等于光速甚至大于光速嗎？為什么？64ppt課件四、合作探究1.愛因斯坦狹義相對論是不是對經(jīng)典力學(xué)的全盤否定五、才華展示六、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍

經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍:只適用于低速運動,不適用于高速運動;只適用于宏觀世界,不適用于微觀世界;只適用于弱引力情況,不適用于強(qiáng)引力情況。對于高速運動(速度接近真空中的光速),需要應(yīng)用愛因斯坦的相對論。當(dāng)物體的運動速度遠(yuǎn)小于真空中的光速時,相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。

對于微觀世界,需要應(yīng)用量子力學(xué)。當(dāng)普朗克常數(shù)可以忽略不計時,量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。對于強(qiáng)引力情況,需要應(yīng)用愛因斯坦引力理論。當(dāng)天體的實際半徑遠(yuǎn)大于它們的引力半徑時,愛因斯坦引力理論和牛頓引力理論計算出的力的差異并不很大。65ppt課件五、才華展示六、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍27ppt課件總之

經(jīng)典力學(xué)只適用于低速、宏觀、弱引力的情況。當(dāng)物體的速度遠(yuǎn)小于光速c時,相對論物理學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。當(dāng)另一個重要的常數(shù)即"普朗克常量"可以忽略不計時,量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。66ppt課件總之經(jīng)典力學(xué)只適用于低速、宏觀、弱引力的情況經(jīng)典力學(xué)狹義相對論廣義相對論量子力學(xué)互為補(bǔ)充,互不矛盾,互不否定共同支撐起物理學(xué)科的骨架。宏觀低速高速微觀世界強(qiáng)引力67ppt課件經(jīng)典力學(xué)狹義相對論廣義相對論量子力學(xué)互為補(bǔ)充,互不矛盾,互不2.根據(jù)公式知道，v=c時，m應(yīng)是無窮大，隨著質(zhì)量的不斷增大，產(chǎn)生加速度的力不斷增大。使加速越來越困難。因此一個物體不管怎么加速，它的速度不會等于甚至超過光速。