高中物理人民教育出版社必修2 66经典力学的局限性 浙江省绍兴市越州中学张惠作
高中物理人民教育出版社必修2 6.6 经典力学的局限性 浙江省绍兴市 越州中学 张惠作
经典力学(牛顿力学) 1.经典力学是力学的一门分支学科,是20世纪前的力学 2.研究物体的机械运动现象和规律 实事求是、严 3.以牛顿运动定律和万有引力定律为基础 密论证、密切 联系实践的科 4.发展历史与巨大成就 学态度 不是绝对真理 5.局限性 大胆质疑、 不适用范围:微观、高速、强引力领 勇于创新的 适用范围:宏观、低速、弱引力的广阔领域 科学精神 6.科学特征:方法科学、理论严密、体系完整、 经受大量实践检验;相对性、发展性、兼容性。 绝对是真理
一、经典力学 （牛顿力学） 2. 研究物体的机械运动现象和规律 6. 科学特征：方法科学、理论严密、体系完整、 经受大量实践检验； 3. 以牛顿运动定律和万有引力定律为基础 5. 局限性 适用范围：宏观、低速、弱引力的广阔领域 绝对是真理 1. 经典力学是力学的一门分支学科，是20世纪前的力学 不适用范围：微观、高速、强引力领域 4. 发展历史与巨大成就 不是绝对真理 相对性、发展性、兼容性。 大胆质疑、 勇于创新的 科学精神 实事求是、严 密论证、密切 联系实践的科 学态度
经典力学的局限性 1、从低速到高速 为什么 会不适 经典力学x狭义相对论 用呢? 经典时空观)m狭义相对论时空观 2、从宏观到微观 经典力学 量子力学 确定性,连续性m→>随机性,量子化 实践中,遇到新问题 新困难,当用原有的 3、从弱引力到强引力 观念、方法、理论无 法解决时,需要解放 经典力学 广义相对论 思想,转变观念! 经典时空观与引力m→新时空观与引力
二、经典力学的局限性 1、从低速到高速 2、从宏观到微观 3、从弱引力到强引力 经典力学 狭义相对论 经典时空观 狭义相对论时空观 经典力学 经典力学 量子力学 广义相对论 确定性，连续性 随机性，量子化 经典时空观与引力 新时空观与引力 为什么 会不适 用呢？ 实践中，遇到新问题、 新困难，当用原有的 观念、方法、理论无 法解决时，需要解放 思想，转变观念！
互为补充,互不矛盾,互不否定,新兼容旧 强引力 高速 广义相 狭义相 对论 对论 宏观低速弱引力 量子 经典 力学 力学 微观世界
经典 力学 狭义相 对论 广义相 对论 量子 力学 互为补充，互不矛盾，互不否定，新兼容旧。 宏 观 低 速 弱 引 力 高速 微观世界 强引力
从地面上物体的运动到天体的运动,从大气的 流动到地壳的变动,从拦河筑坝、建楼造桥到 设计各种机械,从自行车到汽车、火车、飞机 等现代的交通工具,从投出篮球到发射导弹、 人造卫星、宇宙飞船等,这些运动都服从经典 力学的规律
从地面上物体的运动到天体的运动，从大气的 流动到地壳的变动，从拦河筑坝、建楼造桥到 设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机 等现代的交通工具，从投出篮球到发射导弹、 人造卫星、宇宙飞船等，这些运动都服从经典 力学的规律
牛顿居功至伟(经典力学体系建立者) 牛顿原著:《自然哲学的数学原理》,1687年出版 《原理》是经典力学的基础,在以后的 200多年里几乎统治了物理学的各个领域。 牛顿运动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。(思想成就) 图6-1《自繙哲学的数学原理》 法国著名天文学家和天体力学家拉普拉斯的评价:《原理》将成为一座永 垂不朽的深邃智慧的纪念碑,它向我们揭示了伟大的宇宙定律,这部著作 是高于人类一切其他思想产物的杰作。给予人类智慧以光荣 杨振宁:《原理》出版是近代科学诞生的标志
牛顿原著：《自然哲学的数学原理》，1687年出版 牛顿居功至伟(经典力学体系建立者） 杨振宁：《原理》出版是近代科学诞生的标志 《原理》是经典力学的基础，在以后的 200多年里几乎统治了物理学的各个领域。 牛顿运动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。(思想成就） 法国著名天文学家和天体力学家拉普拉斯的评价：《原理》将成为一座永 垂不朽的深邃智慧的纪念碑，它向我们揭示了伟大的宇宙定律，这部著作 是高于人类一切其他思想产物的杰作。给予人类智慧以光荣
继承、发扬光大 科学方法,影响深远 经典力学方法的典型就是伽利略和华顿的研究方法。 伽利略开创了将实验辑(数学)相结合的方法。 牛顿的方法可称为“归纳演绎法“。牛顿第一个大量运用数学 方法系统地整理物理学理论。他的方法与一般演绎法的不同之 处在于:演绎的结果必须诉诸实验验证。 伽利略和牛顿的科学方法影响深远,成为后来物理学家的一种 朴实的自发倾向,并不断得到发展和完善,逐渐成为一种传统。 甚至作为社会科学和哲学的方法论,意义也是很大的。 后来的许多理论,包括相对论和量子力学,它们的形成都受到 《原理》的影响
科学方法，影响深远 经典力学方法的典型就是伽利略和牛顿的研究方法。 伽利略开创了将实验、逻辑（数学）相结合的方法。 牛顿的方法可称为“归纳-演绎法“。牛顿第一个大量运用数学 方法系统地整理物理学理论。他的方法与一般演绎法的不同之 处在于：演绎的结果必须诉诸实验验证。 伽利略和牛顿的科学方法影响深远，成为后来物理学家的一种 朴实的自发倾向，并不断得到发展和完善，逐渐成为一种传统。 甚至作为社会科学和哲学的方法论，意义也是很大的。 后来的许多理论，包括相对论和量子力学，它们的形成都受到 《原理》的影响。 继承、发扬光大
前有“巨人”奠定基石 科学成就 牛顿名言:如果我比别人看得远些,那是因为我站在巨人的肩上。 笛卡儿、伽利略、开普勒、哥白尼、阿基米德等 卡文迪许、惠更斯、培根等 你知道巨人 后有“大师”发展完善 的名字吗?丿 1736年,欧拉写成了《力学》一书,把牛顿的质点力学推广到 刚体的场合,引入了惯量的概念,论述了刚体运动的问题。 1738年,伯努利出版了《流体力学》,解决了流体运动问题。 拉普拉斯在1799~1825年间完成的《天体力学》,专门用牛顿力学处 理天体问题,解决了各种各样的疑难。成为航空航天技术的理论基础。 还有许多在牛顿定律基础上建立的诸如弹性力学、材料力学和 结构力学等多门工程力学学科。应用广泛,成就巨大
科学成就 笛卡儿、伽利略、开普勒、哥白尼、阿基米德等 卡文迪许、惠更斯、培根等 前有“巨人”奠定基石 牛顿名言：如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人的肩上。 你知道巨人 后有“大师”发展完善 的名字吗？ 1736年，欧拉写成了《力学》一书，把牛顿的质点力学推广到 刚体的场合，引入了惯量的概念，论述了刚体运动的问题。 1738年，伯努利出版了《流体力学》，解决了流体运动问题。 还有许多在牛顿定律基础上建立的诸如弹性力学、材料力学和 结构力学等多门工程力学学科。应用广泛，成就巨大。 拉普拉斯在1799～1825年间完成的《天体力学》，专门用牛顿力学处 理天体问题，解决了各种各样的疑难。成为航空航天技术的理论基础
十九世纪末,以经典力学为基础的经典物理学已达 到前所未有的顶峰,随着电磁波的发现,认识到热辐射 是电磁波,光也是电磁波,物理学再次实现光、热、电 的大统一。然而,正是这高速的电磁波的运动规律,黑 体热辐射的“紫外灾难”,揭示了经典力学的局限性。 二十世纪初,随着电子发现,物理学进入到原子内 部的微观领域,经典力学的规律也不适用
十九世纪末，以经典力学为基础的经典物理学已达 到前所未有的顶峰，随着电磁波的发现，认识到热辐射 是电磁波，光也是电磁波，物理学再次实现光、热、电 的大统一。然而，正是这高速的电磁波的运动规律，黑 体热辐射的“紫外灾难”，揭示了经典力学的局限性。 二十世纪初，随着电子发现，物理学进入到原子内 部的微观领域，经典力学的规律也不适用
什么是“高速”? 光速或接近光速 真空中光速C=3×108m/s 什么物质“高速”运动? 电磁波,等于光速 高能微观粒子,接近光速 宏观物体的运动都是低速的 如地球绕太阳公转的速度为3×104m/s
什么是“高速”？ 什么物质“高速”运动？ 光速或接近光速 电磁波，等于光速 高能微观粒子，接近光速 宏观物体的运动都是低速的 C 3 10 m/s 8 真空中光速 = 如地球绕太阳公转的速度为 3 10 m /s 4