《經(jīng)典力學(xué)的局限性》PPT課件.ppt

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1、6 經(jīng)典力學(xué)的局限性,17世紀(jì)牛頓力學(xué)構(gòu)成了體系?？梢哉f，這是物理學(xué)第一次偉大的綜合。牛頓建立了兩個定律:一個是運(yùn)動定律,一個是萬有引力定律，并發(fā)展了變量數(shù)學(xué)微積分，具有解決實(shí)際問題的能力。他開拓了天體力學(xué)，海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)就充分顯示了這一點(diǎn) .,慣性系非慣性系,一、經(jīng)典力學(xué)受參考系限制,在慣性系中，牛頓定律成立; 在非慣性系中，牛頓定律不成立.,,二、經(jīng)典力學(xué)受速度限制,牛頓力學(xué)的絕對時空觀: 伽利略和牛頓的絕對時空觀認(rèn)為,同一物體運(yùn)動的時間和長度(位移)在不同的參考系中,測量結(jié)果是相同的.,牛頓的局限 1)絕對時空觀 認(rèn)為時間與空間無關(guān)，時空與運(yùn)動無關(guān)，是絕對的物理量。 2)當(dāng)一些問題

2、牛頓解釋不了時，它就只好用上帝的萬能來解釋，為此牛頓花費(fèi)了后半生的心血，這正是牛頓的悲劇。,1905年，愛因斯坦（18791955）發(fā)表了狹義相對論: 在宇宙中唯一不變的是光在真空中的速度，其它任何事物速度、長度、質(zhì)量和經(jīng)過的時間，都隨觀察者的參考系（特定觀察）而變化。,,三、狹義相對論的基本原理,1、相對性原理,這意味著絕對時間、絕對空間等都是錯誤的。,不論用什么方法都找不到絕對參照系, 即根本不存在絕對參照系,一切慣性系都是平權(quán)的。,同時的相對性1.,同時的相對性2.,一切彼此作勻速直線運(yùn)動的慣性系,對于描述物理規(guī)律都是等價的。或在所有慣性系中,物理規(guī)律都具有相同的形式。,愛因斯坦火車

3、:,,同時到達(dá)A、B,,,火車上的觀測者說:光源在AB的中點(diǎn),應(yīng)同時到達(dá)A、B兩點(diǎn).地面上的人看見先到達(dá)B點(diǎn)，后到A點(diǎn)。,（1）相對時間 狹義相對論認(rèn)為時間不是絕對的（即固定不變的）。愛因斯坦指出，隨著物體（觀察者所見到的）運(yùn)動速度的加快，時間會變慢。 使用同步原子鐘已證實(shí)了這個結(jié)論的正確性，將一個鐘表留在地面上，而攜帶另一個以很快速度移動（如在噴氣式飛機(jī)上），隨后進(jìn)行比較，靜止的鐘表總比另一個稍微快一點(diǎn)。,時鐘變慢,（1）相對時間,（2）相對長度 愛爾蘭物理學(xué)家佛茲杰拉德(18511901)提出，物質(zhì)會在運(yùn)動的方向上收縮（縮?。?，這意味著根據(jù)一個靜止觀察者的觀點(diǎn)，一枚以接近光線運(yùn)行的火箭所表

4、現(xiàn)出的長度會比它靜止時更短，盡管乘坐火箭的人看來并沒有什么兩樣。 愛因斯坦指出，任何物體 以光速運(yùn)動時，其長度將會縮短為零。,長度收縮1,長度收縮2,（2）相對長度,（3）相對質(zhì)量,物體運(yùn)動時的質(zhì)量與靜止質(zhì)量的關(guān)系,2、光速不變原理,對任何慣性系,在真空中沿任意方向傳播的 光速都相同,且與光源的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)。,即誰測真空中的光速都是c ,與慣性系的選擇及光源無關(guān)。,例：宇宙飛船以20萬 km/s的速度飛行, 人在飛船上向前發(fā)一束 光, 光在飛船中以光速 c 傳播, 地球上的人測得光速多大？,萬Km/s,按運(yùn)動合成得:,1)愛因斯坦理論是牛頓理論的發(fā)展,2)光速不變原理適用的條件:,“照亮我

5、的道路,并不斷給我新的勇氣去愉快地正視生活理想的是善、是美、是真”。,他剖析自己的科學(xué)感受時說：,Einstein 對相對論的解釋:,當(dāng)你和一個漂亮姑娘在一起坐一小時,你感覺只坐了一分鐘,當(dāng)你坐在火爐旁一分鐘,就好象坐了一小時,這就是相對論。,“ 科學(xué)的頭腦就是去懷疑,,去證實(shí),,去發(fā)現(xiàn)的精神! ”,,,相對論好象是：“光彩奪目的火箭，它在黑暗的夜空，突然劃出一道道十分強(qiáng)烈的光輝，照亮了廣闊的未知領(lǐng)域?！?德布羅意,,,,,,,,,課堂小結(jié),一、經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只能用于： 宏觀物體、低速運(yùn)動、慣性系。,慣性參考系： 凡是牛頓定律成立的參考系，稱為慣性參考系，簡稱慣性系。 所有相對于慣性系作勻速直線

6、運(yùn)動的參考系都是慣性系。 所有相對于慣性系作變速運(yùn)動的參考系都是非慣性系。,二、相對論的基本原理,1、相對性原理,（1）相對時間,（2）相對長度,（3）相對質(zhì)量,2、光速不變原理,【例題】牛頓定律能適用于下列哪些情況？ A、研究原子中電子的運(yùn)動 B、研究“神州”五號的高速發(fā)射 C、研究地球繞太陽的運(yùn)動 D、研究飛機(jī)從深圳飛往北京的航線,【答案】BCD,【提示】經(jīng)典力學(xué)只適用于處理宏觀物體的低速運(yùn)動。,經(jīng)典力學(xué)的局限性,,,,,,,,,瞬間一別路漫漫，但覺未過光速關(guān)。鐘尺合須靜里用，云山偏向動中看。 時空相對非虛語，質(zhì)能并增豈等閑。權(quán)將電波傳信息，只緣相見難上難。,跨箭相期星際游，一別瞬

7、息見三秋。 動境鐘尺多疑難，因果規(guī)律乃存留。質(zhì)能守恒驚人數(shù)，時空相對盡眼收。權(quán)將光波通信息，歸來尚須苦作舟。,愛因斯坦給后人的信 一天，愛因斯坦正在撰寫光電效應(yīng)定律的論文，美國總統(tǒng)羅斯福打來電話，讓他給5000年后的人們寫一封信。愛因斯坦笑了，說：“總統(tǒng)，您真會開玩笑，要我寫些什么呢？” 羅斯福非常鄭重地說：“把我們這個時代人們的思想和科學(xué)的發(fā)展，告訴5000年后的人們，讓他們對我們有所了解。”“這樣的信，即使寫了也沒法寄??！”愛因斯坦說，“沒有這樣的郵差?！? “這個，我考慮過?！绷_斯福成竹在胸，“有的。我們給他們做一個安全固定的信箱，5000年后，他們到那里去取就是了”愛因斯坦

8、饒有興趣地點(diǎn)點(diǎn)頭說：“還是總統(tǒng)有辦法。” 羅斯福1933年任美國第32屆總統(tǒng)，業(yè)績輝煌。他所以叫愛因斯坦給5000年后的人們寫信，要的是名人效應(yīng)。愛因斯坦是偉大的科學(xué)家，在物理學(xué)的許多方面做出了卓越的貢獻(xiàn)，特別是相對論，揭示了空間時間的辯證關(guān)系，無論在科學(xué)上還是在哲學(xué)上，都具有重要的歷史意義。,1938年8月10日，愛因斯坦寫了 致后人書 “我們的時代富于創(chuàng)造思想。我們的發(fā)現(xiàn)本應(yīng)該可以大大地使我們的生活輕松愉快。我們利用電能橫渡大洋。我們使用電能來減輕人類的繁重的體力勞動。我們學(xué)會了飛行。我們利用電波很容易地把消息發(fā)到全球各地去?！? “但是，雖然有著這一切，我們的商品的生產(chǎn)

9、和分配是完全無組織的，人們必須生活在憂慮中，擔(dān)心被人從經(jīng)濟(jì)生活中拋出，失去一切。除此之外，生活在不同國家中的人們每隔一個長短不等的時間就要進(jìn)行互相殺戮，因此，每一個想到未來的人必然都生活在經(jīng)常的憂慮中?！? “我相信，我們的后人將懷著一種理所當(dāng)然的優(yōu)越感讀上面這幾行文字吧?！? 愛因斯坦的這封給后人的信是用特制的墨水和紙寫成的。與其它的文件一起裝進(jìn)一個特制的鋼體里，埋入紐約當(dāng)時準(zhǔn)備動工興建的國際博覽會建筑地基下面15米的花崗巖洞內(nèi)，地面立有一碑柱，要人們在5000年后，即公元6938年取出鋼體內(nèi)的東西。 愛因斯坦的致后人書，許多報(bào)刊上登過，5000年后的人們?nèi)绻幌胱x到這封信，根本用不著去碰國際博覽會地基下的那顆“定時炸彈”。,慣性系非慣性系,返回,時鐘變慢,返回,同時的相對性1,返回,同時的相對性2,返回,長度收縮1,返回,長度收縮2,返回,