《经典力学局限性——爱因斯坦的世界》.ppt

《经典力学局限性》 * * 经典力学的成就和局限性 一、经典力学的发展过程及伟大成就 二、遇到的两朵乌云 1、迈克尔逊莫雷实验测得光速是不变的。 经典力学不能解决高速运动问题（接近光速） 到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难.在新事物面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论.狭义相对论一深奥难懂著称，并且他的出现，使整个世界都处于震惊和争论之中， 相对论时空观: （1）同时是相对的 （1）不同惯性参考系，物理规律相同 1、两条基本假设： （2）任何惯性系，光速不变 2、狭义相对论结论： 从月面观察，信号弹不是同时发射的 相对论时空观: （1）同时是相对的 （3）动尺变短 （4）运动的物体质量变大 （1）不同惯性参考系，物理规律相同 1、两条基本假设： （2）任何惯性系，光速不变 2、狭义相对论结论： （2）动钟变慢 时间、长度和质量这三者都与参考系的运动有关。 天上一天，地上一年 一个跟头十万八千里 继狭义相对论之后，1915年爱因斯坦又建立了广义相对论，指出空间——时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布，使人类对于时间、空间和引力现象的认识大大深化了。 阅读课本第50页，归纳万有引力定律与爱因斯坦引力理论的主要差异： 1）牛顿的万有引力定律认为：物体的半径减小，其表面的万有引力与半径的二次方成反比的增大，对于半径接近于零的物体。其表面上的万有引力接近于无穷大。 2）爱因斯坦理论认为：物体的半径减小时，其表面的万有引力比二次方成反比规律增大得多，引力趋于无穷大，发生在接近一个“引力半径”的时候。 何为天体的引力半径? 假定一个球形天体的质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加，当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径接近的值——“引力半径”． 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，牛顿的万有引力理论将不再适用． 水星旋进 经典力学的成就和局限性 一、经典力学的发展过程及伟大成就 二、经典力学遇到的两朵乌云 1、迈克尔逊莫雷实验测得光速是不变的。 经典力学不能解决高速运动问题（接近光速） 2、黑体辐射出的能量不是连续的 经典力学不能解释微观领域中物质结构和能量不连续的现象 伦琴发现X射线 汤姆生发现电子 贝克勒耳发现 天然放射线 宏观领域 微观世界 从宏观到微观 普朗克 创立 量子力学 电子云 电子有波粒二象性，它不像宏观物体的运动那样有确定的轨道，因此画不出它的运动轨迹。我们不能预言它在某一时刻究竟出现在核外空间的哪个地方，只能知道它在某处出现的机会有多少。为此，就以单位体积内电子出现几率，即几率密度大小，用小白点的疏密来表示。小白点密处表示电子出现的几率密度大，小白点疏处几率密度小，看上去好像一片带负电的云状物笼罩在原子核周围，因此叫电子云。 相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义? 相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义．它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。 历史上的科学成就不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的局部情形，被包括在新的科学成就之中．如：当物体的速度远小于光速c(3×108m/s)时，相对论与经典理论的结论没有区别；当另一个重要常数即“普朗克常数”h(6.63×10-34J·s)可以忽略不计时．量子力学和经典力学的结论没有区别．相对论和量子力学都没有否定过去的科学。