牛顿力学的局限性

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1、静力学（描述静止物体）静力学（描述静止物体）运动学（描述物体运动）运动学（描述物体运动）动力学（描述物体受力作动力学（描述物体受力作 用下的运动）用下的运动）经典力学经典力学（牛顿力学）（牛顿力学）一、经典力学简介经典力学简介1模块分类模块分类哥白尼、亚里士多德哥白尼、亚里士多德牛顿所说：牛顿所说：“如果说我看得远，那是因为我站如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。在巨人们的肩上。”经经典典力力学学金金字字塔塔的的建建立立经验主义：必须有力作用在物体上经验主义：必须有力作用在物体上物体才能运动物体才能运动理想实验（斜面）：理想实验（斜面）：物体保持运动不需要力维持物体保持运动不需要力维持

2、如果运动中物体没受到力。如果运动中物体没受到力。将以同一速度沿以直线运动将以同一速度沿以直线运动。牛顿定律（惯性定律，牛顿定律（惯性定律，哥白尼：日心说哥白尼：日心说第谷：第谷：20年精心观测数据年精心观测数据开普勒研究第谷数据得三个定律开普勒研究第谷数据得三个定律胡克、哈雷进一步认识胡克、哈雷进一步认识牛顿解决椭圆并延伸到万物间有力牛顿解决椭圆并延伸到万物间有力牛顿牛顿万有引力定律万有引力定律变量数学微积分变量数学微积分牛顿三定律牛顿三定律2牛顿主要贡献牛顿主要贡献惯性系非惯性系惯性系非惯性系swf1、经典力学受参考系限制、经典力学受参考系限制在惯性系中，牛顿定律成立在惯性系中，牛顿定律成立

3、;在非惯性系中，牛顿定律不成立在非惯性系中，牛顿定律不成立.二经典力学的局限性二经典力学的局限性2、经典力学受速度限制、经典力学受速度限制（1）经典力学适用于低速运动的物体，不经典力学适用于低速运动的物体，不适用于高速运动的物体适用于高速运动的物体（2 2）牛顿力学的绝对时空观）牛顿力学的绝对时空观:伽利略和牛伽利略和牛顿的绝对时空观认为顿的绝对时空观认为,同一物体运动的时间和长同一物体运动的时间和长度度(位移位移)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.（3）狭义相对论）狭义相对论相对性原理相对性原理狭义相对论适用于高速运动的物体狭义相对论适用于高速运动的物体相对

4、时间021ttvc 狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见的）。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）运动速度的加快，时间会变慢。到的）运动速度的加快，时间会变慢。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）提出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意味着根据一个静向上收缩（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时更短，火箭所表现出的长度会比它

5、静止时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。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，爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。其长度将会缩短为零。长度收缩长度收缩201vLLc相对质量相对质量物体运动时的质量与静止质量的关系021mmvc 说船上的物体下落，从船上看是自由落体，从岸边说船上的物体下落，从船上看是自由落体，从岸边看就是平抛了看就是平抛了 你现在穿的是你现在穿的是25厘米的鞋，但在宇宙飞船上的人厘米的鞋，但在宇宙飞船上的人测得你穿的鞋的长度可能就只有测得你穿的鞋的长度可能就只有20厘米了。厘米了。光速不变原理光速不变原理 经典力学只

6、适用于宏观物体，不适用于微经典力学只适用于宏观物体，不适用于微观物体观物体受物体大小的限制受物体大小的限制19世纪末世纪末-20世纪初，深入到微观领域，发现电世纪初，深入到微观领域，发现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，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，很多情况下经典力学说明同时还具有波动性，很多情况下经典力学说明不了。不了。微观物体的位置是不确定的，只能用几率来反映。微观物体的位置是不确定的，只能用几率来反映。4经典力学受强引力的限制经典力学受强引力的限制物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用天体半径减小到一定程度时天体半

7、径减小到一定程度时(太阳的引力半径为太阳的引力半径为3 km，地球的引力半径为，地球的引力半径为1 m,如白矮星如白矮星)，天体，天体间的引力就趋于无穷大间的引力就趋于无穷大，强引力。黑洞这种极，强引力。黑洞这种极端条件下的宇宙天体。它有极强的吸引力，黑端条件下的宇宙天体。它有极强的吸引力，黑洞本身的巨大质量造成空间弯曲洞本身的巨大质量造成空间弯曲光之所以会被黑洞吸进去光之所以会被黑洞吸进去,是因为黑洞引力大造是因为黑洞引力大造成空间扭曲成空间扭曲,光随著被扭曲的空间走而进去黑洞光随著被扭曲的空间走而进去黑洞里里,大家都知道光只走直线大家都知道光只走直线,所以光并不是被引力所以光并不是被引力吸

8、进去的吸进去的,而是光还是走直线而是光还是走直线,但空间扭曲而进到但空间扭曲而进到黑洞黑洞,打个比方打个比方,在纸上画一条线在纸上画一条线,把那张纸扭曲把那张纸扭曲,但展开后它还是一条线。这时候，光虽然仍然但展开后它还是一条线。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。是直线，而是曲线。爱因斯坦广义相对论爱因斯坦广义相对论互为补充，互不矛盾，互为补充，互不矛盾，互不否定共同支撑起物理学科的骨架。互不否定共同支撑起物理学科的骨架。宏观低速宏观低速高速高速微观世界微观世界强引力强引力一、经典力学规律只能用于：惯性系一、经典力

9、学规律只能用于：惯性系、低速低速运动、宏观物体、弱引力。运动、宏观物体、弱引力。凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。简称惯性系。所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。是惯性系。所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系。惯性系。二、相对论的基本原理二、相对论的基本原理1、相对性原理、相对性原理（1 1）相对时间）相对时间021ttvc （2）相对长度）相对长度 201vLLc （3）相对质量）相对质量021mmvc 2、光速不变原理、光速不变原理牛顿定律能适用于下列哪些情况？牛顿定律能适用于下列哪些情况？A、研究原子中电子的运动、研究原子中电子的运动 B、研究、研究“神州神州”五号的高速发射五号的高速发射 C、研究地球绕太阳的运动、研究地球绕太阳的运动 D、研究飞机从深圳飞往北京的航线、研究飞机从深圳飞往北京的航线