6.6-经典力学的局限性-课件(共32张PPT).pptx

第六章 万有引力与航天经典力学的局限性自然和自然的法则在黑暗中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。魔鬼说，让爱因斯坦去吧！于是一切又回到黑暗中。力学热学经典物理光学声学电磁学一、经典物理模块分类：17世纪前在观察与哲学的猜测上对天文、力、热、声、光有了一定认识。17世纪初—19世纪末是经典物理学体系建立的关键时期二、经典力学模块分类：静力学（描述静止物体）经典力学（牛顿力学）运动学（描述物体运动）动力学（描述物体受力作 用下的运动）牛顿三定律万有引力定律变量数学微积分三、牛顿主要贡献牛顿经验主义：必须有力作用在物体上物体才能运动理想实验（斜面）：物体保持运动不需要力维持牛顿伽利略亚里士多德笛卡尔如果运动中物体没受到力。将以同一速度沿以直线运动。牛顿定律（惯性定律，加速度定律，作用反作用定律）哥白尼：日心说第谷：20年精心观测数据万有引力定律开普勒研究第谷数据得三个定律胡克、哈雷进一步认识牛顿解决椭圆并延伸到万物间有力牛顿牛顿所说：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。” 经典力学金字塔的建立笛卡尔、胡克、哈雷等开普勒伽利略、第谷哥白尼、亚里士多德 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。著名物理学家杨振宁赞颂到：“如果一定要举出某个人、某一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1687年出版的那天。” 第一部分包括：“定义和注释”和“运动的基本定理或定律”。这部分虽然篇幅不大，却极为重要。 第二部分是这些基本定律的作用，包括三篇：第一篇是研究万有引力的；第二篇是讨论介质对物体运动的影响；第三篇是“论宇宙系统” 。四、经典力学的困境：低速世界(经典力学)经典力学的困境高速世界（相对论）宏观物体低速运动（远小于光速），经典力学完全适用。时间和空间没有联系，相互独立，与物体及其运动状态都没有关系。物体的相关物理量（位移、质量、大小等）与物体的运动状态都无关。在宏观低速的世界：一切都理所当然？当一些问题(如微观领域的深入)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的心血，这正是牛顿的悲剧。例如：船在水中流，水速2m/s，船相对于水顺流而下1m/s，则船相对于岸3m/s.例如：空间如大房间，提供运动舞台，但不干扰演出，独立于物体及其运动存在。例如：生活经验：时间如长河，均匀流逝，任何都影响不了它，时间也是独立的。静止看光速和与光速一起运动算得的光速不一样,物体的速度甚至可以超过光速所以：不管选什么参考系，不管物体怎么运动，物体的位移、时间、长度、质量等等的测量结果肯定是一样的，这是天经地义的。高速世界（接近光速）物体的质量随速度的增大而增大物体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。爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。随着物体线性运动速度的加快，时间会变慢。将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动，随后进行比较，地上的钟表总比快速移动的快。1905年，爱因斯坦提出，物体高速时（接近光速），物体所占空间（如长度），物理、化学过程，生命持续时间，都与运动状态有关，时空都与运动相关联了------------狭义相对论不管你处于什么样的物理状态，你手里做实验得到的结果应该都是一样的。 不管你怎么运动，随便取得一束光来测量速度其结果应该都是一样的 ，不可能超过光速。无论你坐在飞驰的火车里还是静止的躺椅中，光速都保持恒定，和你所处的运动状态无关。 四维空间：空间的三维和时间的一维，前后发生的两件事情之间不单有一定的距离、也相差一定的时间。比方：在某个物体上放个日历，随着物体运动和日历的翻动就能发现，该物体除了空间位置在变，其时间也是在不断流逝的。狭义相对论 自然和自然的法则在黑暗中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。魔鬼说，让爱因斯坦去吧！于是一切又回到黑暗中。 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 当你驾驶飞快的汽车通过一个门洞时，从你的角度来看这段距离要比实际距离短得多。这种情况在日常生活中经常被忽略不被注意是因为物体运动速度都很慢，长度收缩现象不明显。 屋子中有两盏灯，A站在两盏灯中间，B以一定速度踩着滑板向一盏灯运动正好到达中间。当两灯同时打开时A看到的现象是两灯同时亮，而B看到的却是面对他的那盏先亮，背对他的那盏后亮。 你现在穿的是25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20厘米了。 趣例：中点中点K’系K’系先到B点再到A点K系CDAABBK系CD爱因斯坦火车:同时到达A、B火车上的观测者说:光源在AB的中点,应同时到达A、B两点.地面上的人看见先到达B点，后到