高中物理必修二 66 经典力学的局限性精品PPT课件

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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，一枚以接近光速运行的火箭所表现
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。
经典力学在非惯性系不再适用
经典力学在微观领域不再适用 对于强引力，经典的引力理论也是不适用的
三、经典力学与狭义相对论
1905年，爱因斯坦 （1879─1955）发表了狭 义相对论:在宇宙中唯一 不变的是光在真空中的 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。
Einstein 对相对论的解释:
当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时,你 感觉只坐了一分钟,当你坐在火炉旁一分钟, 就好象坐了一小时,这就是相对论。
“照亮我的道路,并不断给我 新的勇气去愉快地正视生活理想 的是善、是美、是真”。
Albert Einstein 世纪伟人
“ 科学的头脑就是去怀疑, 去证实,
46年如一日，怎么说?天文学家森梅西坚斯博士 认为，他们有可能闯入了一个“时空隧道”，几十 年后复出人间，却全然不知道已经过了那么久时间。
❖ 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/162021/3/16Tuesday, March 16, 2021
阅读思考：
1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？
2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为 什么吗？

2、但也不能说经典力学是错误的而只能说经典 力学具有一定的适用范围（即：局限性）
3、广义相对论如果应用到弱引力的话就和经典 力学没有任何区别（即：经典力学是相对论的一 种特殊情况）
简要总结
1、经典力学的适用范围：宏观、低速、弱引力
2、相对论以及量子物理的建立并不能说明经典 力学的错误性，而只能说明经典物理具有一定的 局限性
2、万有引力定律更是建立了人 们对牛顿物理学的尊重！
“如果说我看得远，那是因为 我站在巨人们的肩上”
经典力学
牛顿（1963-1972）
他生前就成为科学界的主宰，几乎被当作 偶像崇拜。他作为英国皇家学会连任24年 的终身会长，法国科学院至尊的外国院士， 还兼任英国造币局局长和国会议员，并前 所未有地被封为贵族，获得爵士称号。他 死后作为自然科学家又第一个获得国葬， 长眠于威斯敏特教堂，还是历代帝王和第 一流名人的墓地。
维恩定律是由经典统计物理导出的半经验公式，在 短波波段与实验符合的很好，而在长波波段有明显的 差异。
经典力学的解释及困难
黑体辐射的瑞利—金斯公式
瑞利—金斯公式是由经典统计物理和经典电动 力学得出的，其在长波波段与实验符合的很好， 而在短波波段有明显的差异，既历史上的 “紫外 灾难”。
经典力学的困难
M λ (T )
瑞利—金斯公(1900年) 试验曲线
维恩公式
(1896年)
普朗克的量子假说
1.组成腔壁的原子、分子可视为带电的一维线性谐 振子，谐振子能够与周围的电磁场交换能量。
2.每个谐振子的能量不是任意的数值, 频率为ν的谐 振子，其能量只能为 hν, 2 hν, …分立值。 h =
6.626×10 –34 js ,为普朗克常数。
经典力学

进了自然科学的进一步发展； ③经典力学在科学技术上有广泛的应用，促进了社会文明的
发展。
三、经典力学的局限性
既然经典力学在如此广阔的领域取得了辉 煌的成就，那是不是经典力学理论就完美 无缺了吗？
不是的！ 向一切科学一样，经典力学没有也不会 穷尽一切真理，它也有自己的局限性。它像一切 科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”。
➢从地面上物体的运动到天体的运动 ➢从大气的流动到地壳的变动 ➢从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械 ➢从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具运动 ➢从投出篮球到发射导弹、人造卫星、宇宙飞船……………. 所有这些都服从经典力学的规律
经典力学在如此广阔的领域里与实际相符合，显示 了经典力学的正确性和经典力学的魅力。
⑴把人类对整个自然界的认识推进到一个新水平，牛顿从力 学上证明了自然界的统一；
⑵经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本 特征，这标志着近代理论自然科学的诞生，也成为其他各 门自然科学的典范；
⑶经典力学的建立对自然科学和科技的发展、社会的进步具 有深远影响：
①经典力学形成的科学研究方法的推广应用； ②经典力学与其他基础科学相结合产生了许多交叉学科，促
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11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。21.8.2722:36:1922:36Aug-2127-Aug-21
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12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。22:36:1922:36:1922:36Friday, August 27, 2021
牛顿是时空观，
相对惯性参考系做变速运动的参考系也是惯性参 考系。
三、经典力学的局限性

发现这个行星。
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美国天文学家纽康 测定的这个多余的旋进值 为 Ω附加 43.11 / 100年
太阳
水星
Ω
这个差值用牛顿理论无法解释。然而根据广义
相对论，在太阳周围空间发生弯曲，使行星轨道在
近日点处进一步弯向太阳，不再是一个封闭的椭圆。
水星离太阳最近，轨道弯曲效应最大，用爱因斯坦
前就杀死了自己的外祖母。这就是“外祖母悖论”。
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光速为C 光速为C
C
vv
X’
X
注意，观察员记录的光的速度也是C，并不是 C+V，这不符合伽利略变换。
由迈克耳逊-莫雷的实验证实
1
c
299792 458 m s
0 0
光速与参考系无关！ 2020/5/16
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高速指接近于光速，3.0 ×108m/s。 物体的速度越接近光速，伽利略变换 的误差就越大，并非是到达某一临界 值突然变化。属于渐变而不是突变。
近日点 近日点
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水星 太阳
水星 太阳
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如果把所有看得见的已知行星的影响都
考虑在内，则我们得到的水星近日点进动的
数值为每一百年约1°32′37″。
牛顿万有定律预言的结果与天文观察的
结果每一百年相差43″，产生原因未能获得
解释。
起初曾把这个现象归结于另一行星的影
响，并预先把它命名为火神星，但一直没有
爱因斯坦1911年预言太阳谱线 的引力红移。
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引力波时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播
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