高中物理必修2教学课件-《经典力学的局限性》(人教).ppt
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1、第六章 万有引力与航天6.经典力学的局限性人民教育出版社 必修2经典力学的基础是牛顿运动定律,万有引力定律更是树立了人们对牛顿物理学的尊敬。著名物理学家杨振宁曾赞颂到:“如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志,我选牛顿自然哲学的数学原理在1687年出版的那一天。”人民教育出版社 必修2 像一切科学一样,它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”。那么经典力学在什么范围内适用呢?有怎样的局限性呢?人民教育出版社 必修2一、从低速到高速 例如:在一个无限大的光滑水平面上,有一质量为m的物体,在一个水平恒力F的作用下,从静止开始运动。根据
2、牛顿第二定律可知物体将以加速度a=F/m做匀加速直线运动。Fm由运动学公式可知:物体的速度v=at推理:随着时间的推移,物体的速度不断增大,最终可使物体获得任意速度。但事实并非如此。常识告诉我们,物体运动速度是有极限的,现在已知的最大速度是光速,且现在也无法使物体运动超越这个速度,这是经典力学无法解答的。这是什么原因造成的呢?是否经典力学的错误?人民教育出版社 必修2 爱因斯坦在狭义相对论中阐述了物体以接近光速运动所遵循的规律,得出了一些不同与经典力学的观念和结论。1、在经典力学中,物体的质量是不随运动状态改变的,而狭义相对论认为:物体的质量要随物体运动速度的增大而增大,即2201cmmv人民
3、教育出版社 必修2质速关系 2201cmmvm0为静止质量,m是物体速度为v时的质量,c是真空中的光速 例如:(1)v08c时,物体的质量约增大到静止质量的17倍,这时经典力学就不再适用了。(2)如地球以v30kms的速度绕太阳公转时,它的质量增大十分微小,可以忽略不计,经典力学完全适用。人民教育出版社 必修22、运动的物体和静止的物体相比不仅质量变了,而且沿运动方向的长度和时间都要变化,都具有相对性。下面的事例可以帮助我们理解相对论 1971年8月的一天,一名前苏联飞行员例行飞行时,无意中“闯入”古埃及,他看到一座座金字塔刚刚奠起塔基 1982年一位北约飞行员在一次飞行训练中,视野里竟然出现
4、了数百只恐龙,飞机竟然来到史前非洲大陆。1970年一架272客机在飞向迈阿密国际机场的旅途中,也无故“失踪”了10分钟,10分钟后,客机又在原来的地方出现。失踪的一刹那,专家们的惟一的解释是时间“静止”不动了。人民教育出版社 必修2时间和空间是什么?人民教育出版社 必修2时间和空间是什么?人民教育出版社 必修2二、宏观到微观 19世纪末到20世纪初,人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子,发现它们不仅具有粒子性,面且具有波动性,它们的运动规律不能用经典力学描述。20世纪20年代,建立了量子力学,它能够正确地描述微观粒子运动的规律性,并在现代科学技术中发挥了重要作用。经典力学一般不适用于微观粒
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