高中物理滬科版必修2教課件《經(jīng)典力的巨大成就和局限性》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 2 6 1經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性 第6章經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 3 1 了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程 知道經(jīng)典力學(xué)發(fā)展歷程中有哪些物理學(xué)家作出了突出貢獻(xiàn) 2 了解經(jīng)典力學(xué)所取得的偉大成就及其對(duì)當(dāng)時(shí)自然科學(xué) 社會(huì)發(fā)展的影響 3 認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍 4 問(wèn)題引入 如果我比別人看得遠(yuǎn)些 那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟?牛頓 5 思考 讀了牛頓的上述名言 你有什么想法 1 牛頓的成就如何 2 為什么說(shuō)是站在巨人們的肩上 6 牛頓在伽利略 開(kāi)普勒等人工作的基礎(chǔ)上 把地面上物體的運(yùn)動(dòng)與行星的運(yùn)動(dòng)綜合起來(lái)進(jìn)行深入研究 發(fā)現(xiàn)了機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律 牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律 他的不朽名著 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 為經(jīng)典力學(xué)奠定了基礎(chǔ) 因此 牛頓說(shuō)是站在巨人們的肩上 經(jīng)典力學(xué) 通常叫做牛頓力學(xué) 主要研究宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 7 一 經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程 8 觀察上表中經(jīng)典力學(xué)發(fā)展中的重大事件 按時(shí)間順序由遠(yuǎn)及近排列 這說(shuō)明了什么 1 重大發(fā)現(xiàn)與前人的工作密不可分 2 重大發(fā)現(xiàn)與社會(huì)環(huán)境和需要密切相關(guān) 9 請(qǐng)分析比較下列科學(xué)家對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn) 主要的科學(xué)研究方法 觀察 思維 推理 力學(xué)方面的主要成就 兩個(gè)反面的結(jié)論 力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 重的物體比輕的物體下落得快 亞里士多德古希臘 約公元前384 公元前322年 10 伽利略意大利 1564 1642年 主要的科學(xué)研究方法 力學(xué)方面的主要成就 觀察實(shí)驗(yàn) 假設(shè) 數(shù)學(xué)推理三者相結(jié)合 自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律 力學(xué)相對(duì)性原理 11 笛卡兒法國(guó) 1596 1650年 主要的科學(xué)研究方法 力學(xué)方面的主要成就 實(shí)驗(yàn)觀察 數(shù)學(xué)推理 慣性定律 12 惠更斯荷蘭 1629 1695年 主要的科學(xué)研究方法 力學(xué)方面的主要成就 實(shí)驗(yàn)觀察 數(shù)學(xué)推理 制成了世界上第一架計(jì)時(shí)擺鐘 測(cè)量出重力加速度的值 13 牛頓英國(guó) 1642 1727年 主要的科學(xué)研究方法 力學(xué)方面的主要成就 歸納與演繹 綜合與分析 實(shí)驗(yàn)觀察等 三大運(yùn)動(dòng)定律 萬(wàn)有引力定律 14 同學(xué)們 從上述科學(xué)家在力學(xué)方面的主要貢獻(xiàn) 你是否發(fā)現(xiàn)有些東西就包括在牛頓的理論當(dāng)中 或者和牛頓的理論非常相似呢 這也是為什么牛頓說(shuō)自己是站在巨人的肩上的緣故 15 經(jīng)典力學(xué)發(fā)展的三個(gè)階段 第一階段 伽利略 牛頓時(shí)代之前 人們對(duì)力學(xué)現(xiàn)象的研究大多直接反映在技術(shù)之中或完全融合在哲學(xué)之內(nèi) 物理學(xué)就整體而言還沒(méi)有成為獨(dú)立的科學(xué) 這個(gè)階段對(duì)力學(xué)作出突出貢獻(xiàn)的是阿基米德 16 第二階段 從伽利略到牛頓 是經(jīng)典力學(xué)從基本要領(lǐng) 基本定律到建成理論體系的階段 在這一階段有一系列的科學(xué)家為經(jīng)典力學(xué)打下重要基礎(chǔ) 第三階段 牛頓之后 經(jīng)典力學(xué)又有新的發(fā)展 這一階段主要是后人對(duì)經(jīng)典力學(xué)的表述形式和應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行了拓展和完善 17 我們認(rèn)識(shí)物理這門學(xué)科 已經(jīng)有三年了 同學(xué)們 你有沒(méi)有意識(shí)到自己是幸運(yùn)的 我們從一開(kāi)始就被直接帶入了這座宏偉壯麗的物理學(xué)大廈 而這座大廈是由一大批杰出的物理學(xué)家前赴后繼 嘔心瀝血構(gòu)建而成的 今天 我們?cè)诹私馕锢韺W(xué)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中 也結(jié)識(shí)幾個(gè)早就和我們所學(xué)的知識(shí)一同陪伴在我們身邊的物理學(xué)界的偉大人物 18 二 一座永垂不朽的紀(jì)念碑 牛頓的 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 出版于1687年 是一部奠定了經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)的劃時(shí)代的著作 它對(duì)近 現(xiàn)代科學(xué)和科學(xué)哲學(xué)的發(fā)展 產(chǎn)生了無(wú)與倫比的影響 是自然科學(xué)史上的一座偉大的豐碑 19 原理產(chǎn)生的背景 國(guó)內(nèi)外戰(zhàn)爭(zhēng)需要 牛頓出生的時(shí)代 英國(guó)海內(nèi)外征戰(zhàn)頻繁 在國(guó)外 三次對(duì)荷戰(zhàn)爭(zhēng) 西班牙王位繼承權(quán)戰(zhàn)爭(zhēng) 英法戰(zhàn)爭(zhēng) 以及爭(zhēng)奪海上霸權(quán)的備戰(zhàn) 在國(guó)內(nèi) 蘇格蘭人民起義 長(zhǎng)期國(guó)會(huì)與王權(quán)之戰(zhàn) 第一 二次國(guó)內(nèi)戰(zhàn)爭(zhēng) 鎮(zhèn)壓平等派 三年討伐愛(ài)爾蘭和 光榮革命 等等 戰(zhàn)爭(zhēng)武器對(duì)科學(xué)和技術(shù)必然提出強(qiáng)烈的要求 20 工業(yè)發(fā)展的需要 在牛頓青少年時(shí)代 英國(guó)工業(yè)增長(zhǎng)速度和總量在歐洲首屈一指 到1640年代 煤產(chǎn)量比1600年增長(zhǎng)近8倍 幾乎等于歐洲所有國(guó)家產(chǎn)量的總和 鐵產(chǎn)量在17世紀(jì)增加5倍 商船從1600至1688年成倍增長(zhǎng) 經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng) 促使工商富賈出資興辦科研組織 借以培養(yǎng)科技人才 可以說(shuō) 牛頓的理論能夠在國(guó)際爭(zhēng)論中戰(zhàn)勝居統(tǒng)治地位的笛卡兒學(xué)派和后來(lái)的萊布尼茨學(xué)派 并在歐洲居主導(dǎo)地位 與這種環(huán)境是分不開(kāi)的 21 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)牛頓科學(xué)發(fā)現(xiàn)的宏觀影響 社會(huì)性的技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展 會(huì)通過(guò)種種渠道對(duì)科學(xué)家個(gè)人產(chǎn)生重要的影響 例如 牛頓的月球理論 宇宙系統(tǒng)論和潮汐理論不僅來(lái)自純天文學(xué)研究 而且與航海方位的確定 觀測(cè)技術(shù)和潮汐規(guī)律的研究有關(guān) 他的引力理論如果沒(méi)有法國(guó)J 皮卡精確測(cè)量與1緯度對(duì)應(yīng)的地面長(zhǎng)度技術(shù)并精確計(jì)算出地球半徑 他的引力平方反比定律只能是個(gè)設(shè)想 22 原理 的概貌 原理 定義和注釋 運(yùn)動(dòng)的基本定理或定律 包括三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律 定律的應(yīng)用 萬(wàn)有引力定律和行星運(yùn)動(dòng) 流體力學(xué)的開(kāi)創(chuàng)性研究 論宇宙系統(tǒng) 呈現(xiàn)了牛頓那高瞻遠(yuǎn)矚的宇宙觀 23 對(duì) 原理 的評(píng)價(jià) 1 拉普拉斯的評(píng)價(jià) 2 愛(ài)因斯坦的評(píng)價(jià) 3 牛頓自己的評(píng)價(jià) 24 三 經(jīng)典力學(xué)的巨大成就 1 牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律把天體的運(yùn)動(dòng)與地上物體的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái) 是人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的第一次大綜合 2 以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的天體力學(xué) 材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用 并取得了巨大的成就 25 3 力學(xué)和熱力學(xué)的發(fā)展及其與生產(chǎn)相結(jié)合 引發(fā)了第一次工業(yè)革命 4 由牛頓力學(xué)定律導(dǎo)出的動(dòng)量守恒定律 機(jī)械能守恒定律等 是航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ) 5 許多理論 包括相對(duì)論和量子力學(xué)的形成都受到經(jīng)典力學(xué)的影響 26 經(jīng)典力學(xué)應(yīng)用一瞥 27 28 29 四 經(jīng)典力學(xué)方法論的意義 經(jīng)典力學(xué)方法的典型就是伽利略和牛頓的研究方法 伽利略開(kāi)創(chuàng)了將實(shí)驗(yàn) 邏輯 數(shù)學(xué) 相結(jié)合的方法 自然數(shù)學(xué)化 的方法 牛頓的方法可稱為 歸納 演繹法 演繹的結(jié)果必須訴諸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 30 伽利略和牛頓的科學(xué)方法影響深遠(yuǎn) 成為后來(lái)物理學(xué)家的一種樸實(shí)的自發(fā)傾向 并不斷得到發(fā)展和完善 逐漸成為一種傳統(tǒng) 甚至作為社會(huì)科學(xué)和哲學(xué)的方法論 意義很大 31 五 經(jīng)典力學(xué)的局限性 1 經(jīng)典力學(xué)只適用于處理物體的低速運(yùn)動(dòng) v c 2 經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象 3 經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只在慣性參考系中成立 經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只能用于宏觀 低速 與光速相比 的情形 且只在慣性參考系中成立 32 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(jiǎn)稱慣性系 所有相對(duì)于慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系都是慣性系 所有相對(duì)于慣性系做變速運(yùn)動(dòng)的參考系都是非慣性系 33 1 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(dòng)B 研究 神舟 五號(hào)的高速發(fā)射C 研究地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)D 研究飛機(jī)從深圳飛往北京的航線 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(dòng) 34 2 兩臺(tái)升降機(jī)甲 乙同時(shí)自由下落 甲上的人看到乙是靜止的 也就是說(shuō) 在甲看來(lái) 乙的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并沒(méi)有改變 但是乙確實(shí)受到向下的地球引力 根據(jù)牛頓定律 受到外力作用的物體 其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定會(huì)改變 這不是有矛盾嗎 你是如何理解的 答案 不矛盾 牛頓力學(xué)規(guī)律只在慣性參考系中成立 提示 牛頓力學(xué)規(guī)律只在慣性參考系中成立 35 1 經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程 建立原因 三個(gè)階段 思想方法 2 經(jīng)典力學(xué)的偉大成就 理論體系 研究方法 分支發(fā)展 3 經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍 宏觀 低速 36 不是什么人都可以交往的 慎交朋友 笑看人生潮起潮落 守住自己的心 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全