经典力学局限性.ppt

从宏观到微观 电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性。他们的运动在很多情况下不能用经典力学来解释，而用量子力学来解释。说明经典力学只适用于宏观世界，而不适用于微观世界。 * 高中新课标物理必修2 第六章 万有引力与航天 经典力学的局限性 静力学(描述静止物体) 运动学(描述物体运动) 动力学(描述物体受力作 用下的运动) 经典力学 (牛顿力学) 经典力学模块分类 牛顿 伽利略、第谷 哥白尼、亚里士多德 笛卡尔、胡克、哈雷等 牛顿所说:如果说我看得远,那是因为我站在巨人们的肩上。 经典力学金字塔的建立 开普勒 万有引力定律 牛顿三大定律 1905年,出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦(1879-1955)发表了狭义相对论。这个理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中的速度,其它任何事物──速度、长度、质量和经过的时间,都随观察者的参考系(特定观察)而变化。 牛顿建立的经典力学已相当完善,爱因斯坦为什么还要提出相对论。相对论是否全盘否定了牛顿的经典力学理论? 经典力学的局限性和适用范围? 绝对时空观 牛顿力学的绝对时空观: 伽利略和牛顿的绝对时空观认为,同一物体运动的时间和长度(位移)在不同的参考系中,测量结果是相同的. 力学的目的在于描述物体在空间中的位置如何随时间而改变。 这里,位置和空间应如何理解是不清楚的。设一架飞机正在匀速地行驶,从飞机上投下一枚炸弹。那么,如果不计空气阻力的影响,飞行员看见炸弹是沿直线落下的。从地面上观察这一举动的行人则看到炸弹是沿抛物线落到地面上的。 可见，牛顿定律不再成立。 现在问:炸弹所经过的各个位置是的确 在一条直线上,还是在一条抛物线上的呢? 借助于这一实例可以清楚地知道不会有独立存在的轨线（“路程——曲线”）；而只有相对于特定的参考物体的轨线． 行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船 有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速． 质速关系是：在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大 物体运动时的质量与静止质量的关系 经典力学受速度限制的分析 式中m0是物体静止时的质量,m是物体速度为v时的质量,c是真空中的光速 。 (2)地球以v＝30km／s的速度绕太阳公转时 (1)v＝0.8c时 可见,当vc时,m≈m0;当v趋近于c时,m趋近于无穷大。因此,当物体的速度远小于真空中的光速时,经典力学完全适用;当物体的速度接近光速时,经典力学就不适用了。 经典力学(牛顿运动定律)在低速运动的物体(低速世界)中成立(适用)。 不敢相信图中的横线是平行的,不过它就是平行的 两个位于中心的圆哪个大? 相对时间 　　狭义相对论认为时间不是绝对的即不是固定不变的。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（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。 相对长度 　　爱尔兰物理学家乔治·佛兹杰拉德（1851──1901）提出，物质会在运动的方向上收缩（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，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。 爱因斯坦 狭义相对论 从弱引力到强引力 万有引力属于弱引力 爱因斯坦引力理论表明，当天体半径减小到一定程度时(太阳的引力半径为3 km，地球的引力半径为1 m)，天体间的引力就趋于无穷大 只要天体的实际半径远大于它们的引力半径，那么爱因斯坦和牛顿的理论计算出的力的差异并不很大．但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大．这就是说，在强引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用． 经典力学只适用于弱引力 以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么? 经典力学只适用于解决低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子：经典力学只适用于解决弱引力问题，不能用来处理强引力问题． 改变 增大 无关 不同 粒子性 波动性 量子力学 低速 高速 宏观 微观 强引力 C B D *