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6.1经典力学的巨大成就和局限性
6.2狭义相对论的根本原理
6.3爱因斯坦心目中的宇宙
[学习目标]1.了解经典力学的开展历程和伟大成就.2.认识经典力学的局限性和适用范围.3.初
步了解微观和高速世界中的奇妙现象.4.知道相对论、量子力学和经典力学的关系.
一、经典力学的巨大成就
1.经典力学
经典力学通常叫牛顿力学,主要研究宏观物体机械运动的规律.
2.经典力学的巨大成就
(1)把天体的运动与地上物体的运动统一起来.
(2)经典力学和以经典力学为根底开展起来的天体力学、材料力学和结构力学等得到了广泛的
应用.
(3)力学和热力学的开展及其与生产的结合引发了第一次工业革命.
(4)由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等是航空航天技术的理论根底.
(5)相对论和量子力学的形成都受到经典力学的影响.
二、经典力学方法论的意义
1.两种典型研究方法
(1)伽利略:“自然数学化〞的方法,开创了将实验、逻辑(数学)相结合的方法.
(2)牛顿:归纳—演绎法,大量运用数学方法系统地整理物理学理论的方法.其演绎的结果必
须通过实验验证.
2.意义
伽利略和牛顿的科学方法是经典力学方法的典型,影响深远,并不断得到开展和完善,逐渐
成为一种传统,甚至作为社会科学和哲学的方法论,意义很大.
三、经典力学的局限性和适用范围
1.经典力学的局限性和适用范围:对于宏观、低速(相对光速)物体的运动经典力学仍然适用.
2.经典力学的局限性
(1)经典力学的应用受到物体运动速率的限制,当物体运动速率接近于真空中的光速时,经典
力学的许多观念将发生重大变化.
(2)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.
四、经典时空观与相对论时空观
第1页
1.经典时空观
(1)经典时空观(绝对时空观):时间永远均匀地流逝,与任何外界无关;空间与任何外界事物
无关,从不运动,永远不变.
(2)惯性系与非惯性系:
①惯性系:但凡牛顿运动定律成立的参考系,相对于惯性系静止或做匀速直线运动的参考系
都是惯性系.
②非惯性系:牛顿运动定律不成立的参考系,相对于惯性系做变速运动的参考系是非惯性系.
(3)伽利略相对性原理:对于所有的惯性系,力学规律都是相同的,或者说,一切惯性系都是等
价的.
(4)经典时空观的几个具体结论:
①同时的绝对性;
②时间间隔的绝对性;
③空间距离的绝对性;
④物体质量恒定不变,即它们与参考系的选择(或观察者的运动状态)无关.
2.相对论时空观
(1)光速不变与经典物理学的矛盾:观察和实验事实说明:无论光源和观察者如何运动,光速
只能是c,这与经典力学的速度合成法那么相矛盾.
(2)狭义相对论的两条根本假设:
①相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的.
②光速不变原理:在一切惯性系中,光在真空中传播的速度都等于c,跟光源的运动无关.
(3)相对论时空观
①同时的相对性:在一个参考系中同时发生的两个事件,在另一个参考系看来是不同时的.
②运动的时钟变慢:时钟相对于观察者静止时,走得快;相对于观察者运动时,走得慢.运动
速度越快,效果越明显.
③运动的尺子缩短:一个物体相对于观察者静止时,它的长度测量值最大;相对于观察者运
动时,观察者在运动方向上观测,它的长度要缩短,速度越快,缩得越短.
④物体质量随速度的增加而增大.
[即学即用]
1.判断以下说法的正误.
(1)牛顿运动定律适用于任何参考系.(×)
(2)经典时空观认为时间是绝对的.(√)
(3)经典时空观认为物体的质量是绝对的.(√)
(4)不管是宏观物体,还是微观粒子,经典力学和相对论都是适用的.(×)
2.(多项选择)以下服从经典力学规律的是()
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A.自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动
B.发射导弹、人造卫星、宇宙飞船
C.物体运动的速率接近于真空中的光速
D.能量的不连续现象
答案AB
解析经典力学只适用于宏观、低速运动的物体,所以A、B正确,C错误;能量的不连续现
象不适合用经典力学来解释,所以选项D错误.
一、经典力学与相对论的比拟
[导学探究]如图1甲,质
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