新版经典力学局限性.ppt

;;; 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 ;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。; 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，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。;20世纪20年代，海森堡、薛定谔、玻尔、玻恩、狄拉克等物理学家建立了量子力学。薛定谔力图用数学形式来描述物质的波粒二象性，他从麦克斯韦的光的电磁学说得到启发,找到了描述物质波的方程，这就是著名的薛定谔方程。这个方程既描述了电子的物质波的行为，又含有电子的粒子性的特征。 ; 量子力学出现以后，在说明原子结构方面迅速取得了巨大的成功，很快地被物理学家所接受。现在它的应用已远远超出原子结构的范围，成为物理学家研究微观世界的基本理论工具。;二、从低速到高速 ;例如： (1)v＝0.8c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v＝30km／s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。;;爱因斯坦;(一)经典时空观(绝对时空观);(二)相对论时空观;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。; 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。;;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;补充内容; 2.时间的相对性——钟慢效应;3.空间的相对性——尺缩效应;4.相对论速度叠加公式;5.广义相对论的两个基本原理