高中物理必修二人教版6.6经典力学的局限性-课件(共36页).ppt
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1、第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天6.6经典力学的局限性经典力学的局限性自然和自然的法则自然和自然的法则在黑暗中隐藏;上在黑暗中隐藏;上帝说,让牛顿去吧!帝说,让牛顿去吧!于是一切都被照亮。于是一切都被照亮。魔鬼说,让爱因斯魔鬼说,让爱因斯坦去吧!于是一切坦去吧!于是一切又回到黑暗中。又回到黑暗中。瞬间一别路漫漫,但觉未过光速关。钟尺合须静里用,云山偏向动中看。时空相对非虚语,质能并增岂等闲。权将电波传信息,只缘相见难上难。跨箭相期星际游,一别瞬息见三秋。动境钟尺多疑难,因果规律乃存留。质能守恒惊人数,时空相对尽眼收。权将光波通信息,归来尚须苦作舟。国别国别生活年生活年代代古希腊,约公
2、古希腊,约公元前元前384公元公元前前322年年意大利,意大利,15641642年年法国,法国,15961650年年荷兰,荷兰,16291695年年英国,英国, 16421727年年主要的主要的科学研科学研究方法究方法观察、思维、观察、思维、推理推理观察实验、假观察实验、假设、数学推理设、数学推理三者相结合三者相结合实验观察、实验观察、数学推理数学推理实验、数实验、数学推理学推理归纳与演归纳与演绎、综合绎、综合与分析、与分析、实验观察实验观察等等力学方力学方面的主面的主要成就要成就两个反面的结两个反面的结论:论:力是维持物力是维持物体运动的原因。体运动的原因。重的物体比重的物体比轻的物体下落轻
3、的物体下落得快。得快。自由落体运自由落体运动规律动规律力学相对性力学相对性原理原理惯性定律惯性定律制成了制成了世界上第世界上第一架计时一架计时摆钟。摆钟。测量出测量出重力加速重力加速度的值。度的值。三大运三大运动定律、动定律、万有引万有引力定律。力定律。 1717世纪牛顿力世纪牛顿力学构成了体系。可以说,学构成了体系。可以说,这是物理学第一次伟大这是物理学第一次伟大的综合。牛顿建立了两的综合。牛顿建立了两个定律个定律: :一个是运动定一个是运动定律律, ,一个是万有引力定一个是万有引力定律,并发展了变量数学律,并发展了变量数学微积分,具有解决实际微积分,具有解决实际问题的能力。他开拓了问题的能
4、力。他开拓了天体力学,海王星和冥天体力学,海王星和冥王星的发现就充分显示王星的发现就充分显示了这一点了这一点 . .静力学静力学(描述静止物体描述静止物体)运动学运动学(描述物体运动描述物体运动)动力学动力学(描述物体受力作描述物体受力作用下的运动用下的运动)经典力学经典力学(牛顿力学牛顿力学)经典力学模块分类牛顿伽利略、第谷哥白尼、亚里士多德笛卡尔、胡克、哈雷等牛顿所说: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万有引力定律牛顿三大定律力学力学热学热学光学光学经典物经典物理理声学声学电磁学电磁学经典物理模块分类:经典物理模块分类:17世纪前在观察世纪前在观察与哲学
5、的猜测上与哲学的猜测上对天文、力、热、对天文、力、热、声、光有了一定声、光有了一定认识。认识。17世纪初世纪初19世纪末世纪末是经典物理学体系建是经典物理学体系建立的关键时期立的关键时期1.牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起来,是人类对自然界认识的第一次大综合,是人类认识史上的一次重大飞跃.2. 经典力学与天文学相结合建立了天体力学;经典力学和工程实际相结合,建立了应用力学,如水利学,材料力学、结构力学等4.18世纪60年代,力学和热力学的发展及其与生产的结合,使机器和蒸汽机得到改进和推广,引发了第一次工业革命.5.由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等
6、,是航空航天技术的理论基础.火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射,都是牛顿力学规律的应用范例.假如你驾驶一辆时速为100 km/h的越野车,一位乘客以相对你10 km/h的速度用弹弓射击前面的岩石,那么弹珠的实际速度就应该是110 km/h. 可是,如果打开前车灯,按照常识,光速是1.079 145 km/h,加上车的运动速度,光的实际速度应该大于1.079 145 km/h,可实际测量光速还是1.079 145 km/h,为什么同样的参考系光和实际物体得到的结果不同呢? 109109109问题来了一问题来了一经典物理学上空的两朵乌云 19世纪末、20世纪初,物理学
7、有两个发现,一是美国人迈克尔逊和莫雷的试验,证明绝对静止的空间是不存在的。而牛顿力学的前提是物体的运动与空间和时间没有关系,即时间和空间在牛顿那里是绝对静止的。二是高温物体辐射形成的光谱分析,即黑体辐射问题。经典物理学不能解释光谱分析中所发现的现象。这两个发现使得经典物理学在新的实践面前无能为力,原有的严密的体系出现了漏洞。因此被人们称为“物理学上空的两朵乌云”。 时间和空间时间和空间是什么?是什么?(一)经典时空观(绝对时空观)(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 时间、长度和质量这三者都与参考系 的运动无关。一、从低速到高速(二)相对论时空观(1)不同惯性参考系,
8、物理规律相同1、两条基本假设(2)任何惯性系,光速不变爱因斯坦火车爱因斯坦火车:ABK系系中点中点ABK系系中点中点先到先到B点点再到再到A点点同时到达同时到达A、B火车上的观测者说火车上的观测者说: :光源在光源在ABAB的中点的中点, ,应同时到达应同时到达A A、B B两点两点. .地面上的人看见先到达地面上的人看见先到达B B点,后到点,后到A A点。点。K系系DCK系系DC(二)相对论时空观(1)同时是相对的2、狭义相对论结论例如:在地球上不同地方同时出生的两个婴儿,在一个相对地球高速飞行的飞船上来看,他们不一定是同时出生的。甲出生于:x1,t1;乙出生于:x2,t2 若x2- x1
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