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孔隆教育 孔隆教育 * * 为了克服这一困难,德国物理学家普朗克大胆提出了量子的观点,爱因斯坦等物理学家又将量子论进一步丰富、发展，形成了现代量子力学理论. 孔隆教育 孔隆教育 * * 6 经典力学的局限性 1.知道牛顿运动定律的适用范围。 2.了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用。 3.知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时间的变化 。 重 大 成 就 时 间 阿基米德发现浮力定律 公元前三世纪 开普勒发现行星运动定律 1609，1619 伽利略阐明了运动的相对性原理 1632 伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理 1638 帕斯卡发现帕斯卡原理 1653 马德堡半球实验：验证大气压力 1663 发现胡克定律——弹簧弹力和形变的关系 1678 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 1687 一.经典力学的发展历程 亚里士多德 伽利略 笛卡尔 惠更斯 牛顿 主要科学研究方法 观察、思维、推理 观察实验、假设、数学推理三者相结合 实验观察、数学推理 实验、数学推理 归纳与演绎、综合与分析、实验观察 力学方面的主要成就 两个反面结论：①力是维持物体运动的原因。②重物体比轻物体下落得快。 ①自由落体运动规律。 ②力学相对性原理。 惯性定律 ①制成了世界上第一架计时摆钟。 ②测量出重力加速度的值。 ①三大运动定律。②万有引力定律。 （1）请分析比较下列科学家对经典力学的贡献 ①实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。 ②确定了自然科学应有的基本特征。 ③将“实验和数学”相结合的方法推广到物理学的各个分支，形成了完整的经典力学体系。 （2）经典力学的成就 光速 同时 时间与空间 质量 经典时空观 狭义相对论时空观 相对的 绝对的（不变） 绝对的 与运动无关，绝对的 与运动无关，不变的 相对的 与运动有关，相对的 随速度增大而增大 二、经典时空观与相对论时空观 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 阿尔伯特·爱因斯坦 创立狭义相对论 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 普朗克创立量子力学 (1)高速的概念 所谓高速，就是指运动速度接近于真空中的光速。 (2)在经典力学中，物体的质量是不随运动状态改变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体运动速度的增大而增大。即 (3)经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动。 三、从低速到高速 (1)宏观世界粒子的运动特点： 粒子具有确定的运动轨迹，根据质点的运动规律，应用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻的位置。 (2)微观粒子的运动特点： 就单个粒子来说，其运动没有确定的运动轨迹，微观粒子既有粒子性，又有波动性。 (3)经典力学只适用于宏观世界不适用于微观世界。 四、从宏观到微观 (1)经典力学与行星轨道的矛盾 按牛顿的万有引力理论，行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动，而天文观测表明，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进，如水星的运动。 实际观测到的水星的运动情况与爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合的很好。 (2)经典力学只适用于弱引力，而不适用于强引力。 五、从弱引力到强引力 六、经典力学的局限性和适用范围 ⑴经典力学只适用于物体的低速运动（v c） ⑵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 ⑶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（与光速相比）的情形，且只在惯性参考系中成立。 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。 ①所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。 ②所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系。 补充内容 狭义相对论的两个基本假设 1.爱因斯坦相对性原理：在不同的参考系中，一切物理规律都是相同的。 2.光速不变原理：真空中的光速在不同的参考系中都是相同的。 同时的相对性 （1）时间的相对性——“钟慢效应” 时间的相对性符合以下规律： 式中v是物体运动的速度，c是真空中的光速，△t′是运动体中的观察者观察到的时间间隔，△t是地面上的观察者观察到的时间间隔。 由于 ＜1，所以△t＞△t′，即运动体中的观察者观察到的时间间隔变短了，从地面上观察运动物体的时间变慢了。这就是所谓的“钟慢效应”。 钟慢效应 （2）空间的相对性——“尺缩效应” 空间的相对性符合以下规律： 式中v是运动物体的速度，c是