6经典力学的局限性.pptx
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1、6.6 经典力学的局限性 17世纪牛顿力学构世纪牛顿力学构成了体系。可以说,这成了体系。可以说,这是物理学第一次伟大的是物理学第一次伟大的综合。牛顿建立了两个综合。牛顿建立了两个定律定律:一个是运动定律一个是运动定律,一个是万有引力定律,一个是万有引力定律,并发展了变量数学微积并发展了变量数学微积分,具有解决实际问题分,具有解决实际问题的能力。他开拓了天体的能力。他开拓了天体力学,海王星和冥王星力学,海王星和冥王星的发现就充分显示了这的发现就充分显示了这一点一点.惯性系非惯性系1、经典力学受参考系限制在惯性系中,牛顿定律成立在惯性系中,牛顿定律成立;在非惯性系中,牛顿定律不成立在非惯性系中,牛
2、顿定律不成立.一、经典力学的局限性2、经典力学受速度限制牛顿力学的绝对时空观牛顿力学的绝对时空观:伽利略和牛顿的绝伽利略和牛顿的绝对时空观认为对时空观认为,同一物体运动的时间和长度同一物体运动的时间和长度(位位移移)在不同的参考系中在不同的参考系中,测量结果是相同的测量结果是相同的.牛顿的局限牛顿的局限1)绝对时空观绝对时空观认为时间与空间无关,时空与运动无关,认为时间与空间无关,时空与运动无关,是绝对的物理量。是绝对的物理量。2)当一些问题牛顿解释不了时,它就只好当一些问题牛顿解释不了时,它就只好用上帝的万能来解释,为此牛顿花费了后半生用上帝的万能来解释,为此牛顿花费了后半生的心血,这正是牛
3、顿的悲剧。的心血,这正是牛顿的悲剧。经典力学经典力学规律只能用于规律只能用于:宏观低速惯性系中宏观低速惯性系中宏观物体、低速运动、惯性系。宏观物体、低速运动、惯性系。1905年,爱因斯坦年,爱因斯坦(18791955)发表了狭)发表了狭义相对论义相对论:在宇宙中唯一不变的在宇宙中唯一不变的是光在真空中的速度是光在真空中的速度,其,其它任何事物它任何事物速度、长度、速度、长度、质量和经过的时间,都随质量和经过的时间,都随观察者的参考系(特定观观察者的参考系(特定观察)而变化。察)而变化。二二、狭狭义义相相对对论论的的基基本本原原理理1、相对性原理、相对性原理 这意味着绝对时间、绝对空间等都是错误
4、的。不论用什么方法都找不到绝对参照系不论用什么方法都找不到绝对参照系,即根本不存在绝对参照系即根本不存在绝对参照系,一切惯性系都是一切惯性系都是平权的。平权的。同时的相对性1.同时的相对性2.一切彼此作匀速直线运动的惯性系一切彼此作匀速直线运动的惯性系,对于对于描述物理规律都是等价的。或在所有惯性系中描述物理规律都是等价的。或在所有惯性系中,物理规律都具有相同的形式。物理规律都具有相同的形式。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
5、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(1)相对时间 狭义相对论认为时间不是绝对的(即固定不变的)。爱因斯坦指出,随着物体(观察者所见到的)运动速度的加快,时间会变慢。使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性,将一个钟表留在地面上,而携带另一个以很快速度移动(如在喷气式飞机上),随后进行比较,静止的钟表总比另一个稍微快一点。时钟变慢(1 1)相对时间)相对时间(2)相对长度)相对长度 爱尔兰物理学家佛兹杰拉德爱尔兰物理学家佛兹杰拉德(18511901)提出,提出,物质会在运动的方向上收缩(缩小),这意味物质会在运动的方
6、向上收缩(缩小),这意味着根据一个静止观察者的观点,一枚以接近光着根据一个静止观察者的观点,一枚以接近光线运行的火箭所表现出的长度会比它静止时更线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。以光速运动时,其长度将会缩短为零。长度收缩1.swf长度收缩2.swf(2)相对长度)相对长度(3)相对质量)相对质量物体运动时的质量与静止质量的关系2、光速不变原理、光速不变原理对任何惯性系对任何惯性系,在真空中沿任意方向传播的在真空中沿任意方向传播的 光光
7、速都相同速都相同,且与光源的运动状态无关。且与光源的运动状态无关。即谁测真空中的光速都是即谁测真空中的光速都是c c ,与惯性系的选择及光源无关。与惯性系的选择及光源无关。例:宇宙飞船以例:宇宙飞船以20万万 km/s的速度飞行的速度飞行,人在飞船上向前发一束人在飞船上向前发一束 光光,光在飞船中以光速光在飞船中以光速 c 传播传播,地球上的人测得光速多大?地球上的人测得光速多大?万万Km/s按运动合成得按运动合成得:实际测得实际测得:万万Km/s1)1)爱因斯坦理论是牛顿理论的发展爱因斯坦理论是牛顿理论的发展注意注意一切物一切物理规律理规律力学规律力学规律2)2)光速不变原理适用的条件光速不
8、变原理适用的条件:A A)惯性系;)惯性系;B B)真空中)真空中(介质中的光速介质中的光速C C=C/n)C/n)“照亮我的道路照亮我的道路,并不断给我新的勇气去愉快地并不断给我新的勇气去愉快地正视生活理想的是善、是美、是真正视生活理想的是善、是美、是真”。“人只有献身社会人只有献身社会,才能才能找出那实际上是短暂而又有找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义风险的生命的意义”!他剖析自己的科学感受时说:他剖析自己的科学感受时说:“科学的头脑就是去怀疑科学的头脑就是去怀疑,去证实去证实,去发现的精神去发现的精神!”相对论好象是:“光彩夺目的火箭,它在黑暗的夜空,突然划出一道道十分强烈的光辉,
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