《新版经典力学的局限性.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新版经典力学的局限性.ppt（26页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、66经典力学的局限性静力学(描述静止物体)运动学(描述物体运动)动力学(描述物体受力作用下的运动)经典力学(牛顿力学)经典力学模块分类科学家对经典力学的贡献 由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒律等是航空航天技术理论的基础。火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射,都是牛顿力学规律的应用范例 经典力学的基础是牛顿运动定律,万有引力定律更确立了牛顿的地位,牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域,经受实践检验。一、从宏观到微观 19世纪末到20世纪初，人们相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，而且具有波动性，它们的运动规律不
2、能用经典力学描述 20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用。物理学史上的三大发现:伦琴发现X 射线、汤姆生发现电子、贝克勒耳发现天然放射线,使物理学的研究从宏观领域进入了微观世界。人们发现,微观粒子所表现出的现象用经典物理理论根本无法解释。伦琴发现X 射线汤姆生发现电子贝克勒耳发现天然放射线宏观领域微观世界 相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义?相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义。它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用
3、于宏观世界，不适用于微观世界。二、从低速到高速 1、质速关系 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，物体的质量随速度的增大而增大，即 其中m0为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速。例如：(1)v0.8c时，物体的质量约增大到静止质量的1.7倍，这时经典力学就不再适用了。(2)如地球以v30kms的速度绕太阳公转时，m=1.000000005mo，它的质量增大十分微小，可以忽略不计。狭义相对论：这个理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中的速度,其它任何事物速度、长度、质量和经过的时间,都随观察者的参考系(特定观察)而变化。爱因斯坦狭义相对论(一)经典时
4、空观(绝对时空观)(1)同时的绝对性(2)时间间隔的绝对性(3)空间距离的绝对性 时间、长度和质量这三者都与参考系的运动无关。(二)相对论时空观(1)同时是相对的(3)动尺变短(4)运动的物体质量变大(1)不同惯性参考系,物理规律相同1、两条基本假设(2)任何惯性系,光速不变2、狭义相对论结论(2)动钟变慢 时间、长度和质量这三者都与参考系的运动有关。三、强引力作用与弱相互作用 牛顿的万有引力定律取得了巨大的成就,但在一些问题上也遇到了困难。例如:水星的公转轨道在不断旋进,其实际观察值要比经典力学的预言值大。1915年,爱因斯坦创立的广义相对论对此则能作出很好的解释,同时还预言光线经过大质量星
5、体附近时会发生偏转,且已被观测证实。另外,根据牛顿的理论,当天体被压缩成半径几乎为0的一个点时,引力趋于无穷大;而爱因斯坦的理论则认为,引力趋于无穷大发生在半径接近一个 引力半径 的时候,这个引力半径的值由天体的质量决定。当天体的实际半径接近引力半径时,由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异急剧增大,在强引力情况下牛顿引力理论不再适用。牛顿运动定律只适用于弱引力,在强引力的作用下,牛顿的引力理论不再成立。经典力学只适用于低速、宏观、弱引力的情况。当物体的速度远小于光速c时,相对论物理学和经典物理学的结论没有区别。当另一个重要的常数即普朗克常量可以忽略不计时,量子力学和经典力学的结论没有区别。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,互不否定共同支撑起物理学科的骨架。宏观低速高速微观世界强引力牛顿的科学方法 科学足迹 中总结了牛顿的科学方法,这些科学方法值得我们借鉴。重视实验:重视实验,从归纳入手,这是牛顿科学方法论的基础。逻辑推论:为了归纳成功,不仅需要大量的可靠资料与广博的知识,而且要有清晰的逻辑头脑。数学归纳:事物之间的本质联系只有通过数学才能归纳为能够测量、应用和检验的公式和定律。Einstein对相对论的解释 当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时,你感觉只坐了一分钟,当你坐在火炉旁一分钟,就好象坐了一小时,这就是相对论。Albert Einstein世纪伟人