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1、第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天一、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，
2、这正是牛顿的悲剧。的心血，这正是牛顿的悲剧。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:在宇宙中在宇宙中唯一不变的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。1 1、从低速到高速（阅读）、从低速到高速（阅读）行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船（1 1）何为低速？）何为低速？何为何为高速？高速？有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相有些
3、微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速接近，这样的速度称为高速（2 2）速度有无极限）速度有无极限?能否超过光速？能否超过光速？质速关系是：在经典力学中，物体的质量是不变的，质速关系是：在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大的增大而增大物体运动时的质量与静止质量的关系(2)地球以v30kms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(1)v08c时 相对时间相对时间 狭义相对论认为时间不是绝对的即狭义相对论认为时间不是绝对的即不是不是固定不固定不变的。爱因斯坦指出
4、，随着物体（观察者所见到的）变的。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性运动速度的加快，时间会变慢。使用同步原子线性运动速度的加快，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飞机上），随后进行比较，静止的钟表总比另一个稍微快一点。稍微快一点。相对长度 爱尔兰物理学家乔治爱尔兰物理学家乔治佛兹杰拉德佛兹杰拉德（1851190118511901）提出，物质会在运动的方向上收缩）提出，物质会在运
5、动的方向上收缩（缩小），这意味着根据一个静止观察者的观点，一（缩小），这意味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短，尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。爱时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为短为零。二、从宏观到微观电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性。他们的运动在很多情况下不能用经典力学来解释，而用量子力学来解释。说明经典力学只适用于宏观世界，而不适用于微观世界。经典力学只适用于
6、低速运动的物体，而不适用于高速经典力学只适用于低速运动的物体，而不适用于高速运动的物体，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。运动的物体，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。三、从弱引力到强引力三、从弱引力到强引力万有引力属于弱引力弱引力 爱因斯坦引力引力理论表明，当天体半径减小到一定程度时(太阳的引力引力半径为3 km，地球的引力引力半径为1 m)，天体间的引力引力就趋于无穷大 只要天体的实际半径远大于它们的引力引力半径，那么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引力半径时，这种差异将急剧增大这就是说，在强引力引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用 经典力学只适用于弱引力经典力学只适用于弱引力6.以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么?经典力学只适用于解决低速低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，经典力学只适用于宏观宏观物体，一般不适用于微观粒子：经典力学只适用于解决弱引力弱引力问题，不能用来处理强引力引力问题改变 增大 增大 无关 不同 粒子性 波动性 量子力学 低速 高速 宏观 微观 强引力 C B D BC CDD BACCABA