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高一物理课件:6.4《经典力学的局限性》(新人教版必修二)

是否经典力学的错误爱因斯坦在狭义相对论中阐述了物体以接近光速运动所遵循的规律,得出了些不同与经典力学的观念和结论。在经典力学中,物体的质量是不随运动状态改变的,而狭义相对论认为物体的质量要随物体运动速度的增大而增大,即例如时,物体的质量约增大到静止质量的倍,这时经典力学就不再适用了如地球以的速度绕太阳公转时,它的质量增大十分微小,可以忽略不计,经典力学完全适用。质速关系说明为静止质量,是物体速度为时的质量,是真空中的光速运动的物体和静止的物体相比不仅质量变了,而且沿运动方向的长度和时间都要变化,都具有相对性。下面的事例可以帮助我们理解相对论年月的天,名前苏联飞行员例行飞行时,无意中“闯入”古埃及,他看到座座金字塔刚刚奠起塔基年位北约飞行员在次飞行训练中,视野里竟然出现了数百只恐龙,飞机竟然来到史前非洲大陆。年架客机在飞能令人满意爱因斯坦根据广义相对论计算出水星近日点的旋进还应有的附加值,同时还预言了光线在经过大质量的星体附近时,如经过太阳附近时会发生偏转现象并且都被观测证实讨论与交流实际的天文观测,行星的运行轨道并不是严格闭合的,它们的近日点在不断地旋进经典力学的解释令人满意吗用什么理论来圆满地进行了解释假定个球形天体的质量不变,并通过压缩减小它的半径,天体表面上的引力将会增加,半径减少到原来的二分之,引力增加到原来的倍。这就是平常说的“反平方”规律。爱因斯坦引力理论表明,这个力实际上增加的更快些。天体半径越小,这种差别越大。当引力趋于无穷大时,被压缩天体半径接近的值“引力半径”在太阳或行星的引力场中,由爱因斯坦和牛顿的理论计算出的力的差异并不很大但当天体的实际半径接近引力半径时,这种差异将急剧增大这就是说,在强引力的情况下,牛顿的万有引力理论将不再适用讨论与交流何为天体的引力半径对于这样的科学发展过程,英国剧作家萧伯纳曾诙谐地说“科学总是从正确走向错误”这种调侃倒也不失为种幽默的表述讨论与交流讨论与交流历史上的科学成就与新的科学成就的关系是什么历史上的科学成就不会被新的科学成就所否定,而是作为些条件下的局部情形,被包括在新的科学成就之中如当物体的速度远小于光速时,相对论与经典理论的结论没有区别当另个重要常数即“普朗克常数”可以忽略不计时量子力学和经典力学的结论没有区别相对论和量子力学都没有否定过去的科学,而只认为过去的科学是自己在定条件下的特殊情形相对论和量子力学是哪种更广泛的理论的特殊情形呢我们现在还不知道”讨论与交流以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么总结经典力学只适用于解决低速运动问题,不能用来处理高速运动问题,经典力学只适用于宏观物体,般不适用于微观粒子经典力学只适用于解决弱引力问题,不能用来处理强引力问题经典力学的局限性经典力学的基础是牛顿运动定律,万有引力定律更是树立了人们对牛顿物理学的尊敬。著名物理学家杨振宁曾赞颂到“如果定要举出个人天作为近代科学诞生的标志,我选牛顿自然哲学的数学原理在年出版的那天。”像切科学样,它没有也不会穷尽切真理,它也有自己的局限性它像切科学理论样,是部“未完成的交响曲”那么经典力学在什么范围内适用呢有怎样的局限性呢从低速到高速例如在个无限大的光滑水平面上,有质量为的物体,在个水平恒力的作用下,从静止开始运动。根据牛顿第二定律可知物体将以加速度做匀加速直线运动。由运动学公式可知物体的速度推理随着时间的推移,物体的速度不断增大,最终可使物体获得任意速度。但事实并非如此。常识告诉我们,物体运动速度是有极限的,现在已知的最大速度是光速,且现在也无法使物体运动超越这个速度,这是经典力学无法解答的。这是什么原因造成的呢是否经典力学的错误爱因斯坦在狭义相对论中阐述了物体以接近光速运动所遵循的规律,得出了些不同与经典力学的观念和结论。在经典力学中,物体的质量是不随运动状态改变的,而狭义相对论认为物体的质量要随物体运动速度的增大而增大,即例如时,物体的质量约增大到静止质量的倍,这时经典力学就不再适用了如地球以的速度绕太阳公转时,它的质量增大十分微小,可以忽略不计,经典力学完全适用。质速关系说明为静止质量,是物体速度为时的质量,是真空中的光速运动的物体和静止的物体相比不仅质量变了,而且沿运动方向的长度和时间都要变化,都具有相对性。下面的事例可以帮助我们理解相对论年月的天,名前苏联飞行员例行飞行时,无意中“闯入”古埃及,他看到座座金字塔刚刚奠起塔基年位北约飞行员在次飞行训练中,视野里竟然出现了数百只恐龙,飞机竟然来到史前非洲大

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