1、 学习目标 1知道以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用 范围。 2知道相对论、量子力学和经典力学的关系。 3通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道 物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知 识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。 学习重点：了解经典力学的局 限性 课前导入 经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力 定律更是树立了人们对牛顿物理学的尊敬。 通过前面的学习，我们知道从天体的运动到 地面上的各种物体的运动，从大气的流动到 地壳的变动，所有这些都服从经典力学规律。 那么，是不是任何情境下都遵从经典力学的 规律呢？ 一、牛顿力学时空观 1、牛顿力学时空观 时间与空间都是独立于
2、物体及其运动而存在的。 这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。 在牛顿力学时空观里，时间像一条看不见的“长 河”，均匀地自行流逝着，空间像一个广阔无边 的房间，它们都不影响物体及其运动。所以不管 选什么参考系，不管物体怎么运动，物体的时间、 长度、质量等等的测量结果肯定是一样的。 想一想 设想人类可以利用飞船以0.2c的速度进 行星际航行。若飞船向正前方的某一星球 发射一束激光，该星球上的观察者测量到 的激光的速度是否为1.2c？ 二、相对论时空观 在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的 所以证明电磁波的传播速度等于光速c，无论对 于哪个参考系而言都是一样的。 19世纪，英国物理学家麦克斯韦根
3、据电磁场理 论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播 速度等于光速C这个速度是相对哪个参考系而 言的？ 爱因斯坦的假设 1、相对性原理：在不同的惯性参考系中，物理规律 的形式都是相同的；表明在任何惯性系中研究某个物 体的某一运动过程，其运动规律形式不变。 2、光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考 系中大小都是相同的。表明了经典时空观与相对论时 空观的不同。 相对论时空观的内容 19世纪，英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预 言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光 速C这个速度是相对哪个参考系而言的？ 麦克斯韦英国物理学家、数学家 迈克尔逊：波兰裔美国藉物理学家。 1887年的迈克
4、耳孙莫雷实验以及其他一些实验表 明： 在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的所以证 明电磁波的传播速度等于光速c，无论对于哪个参考 系而言都是一样的。 练一练 经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏 观世界”是指( ) A行星、恒星、星系等巨大的物质领域 B地球表面上的物质世界 C人眼能看到的物质世界 D不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质 世界 答案：D 2、关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列 说法中正确的是( ) A狭义相对论和经典力学是相互对立的、互不 相容的两种理论； B在物体高速运动时，物体的运动规律遵循狭 义相对论，在低速运动时，物体的运动遵循牛顿 运动定律； C经典力
5、学适用于宏观物体的运动，量子力学 适用于微观粒子的运动； D不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学 和量子力学都是适用的。 答案：BC 1、牛顿力学的成就 （1）经典力学的基础是牛顿运动定律，牛顿运动定律 和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔区域， 包括天体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了 巨大的成就。 （2）。牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动 与地面上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识 的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃。 牛顿力学在如此广阔的领域里与实际相符合，显示了 牛顿运动定律的正确性和牛顿力学的魅力 2、局限性 （1）物体在以接近光速运动时所遵从的规律
6、，有些是与 牛顿力学的结论并不相同的。所以经典力学只适用于物 体的低速运动。 （2）在微观世界中，发现了电子、质子、中子等微观粒 子，而且发现它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性， 量子力学能很好地描述微观粒子的运动规律。经典力学 不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象 （3）经典力学规律只在惯性参考系中成立 经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相比）的情 形，且只在惯性参考系中成立。 练一练 1、通过一个加速装置对电子加一很大的恒力，使电子 从静止开始加速，则对这个加速过程，下列描述正确 的是( ) A根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动 B电子先做加速运动，后以光速做匀速直线运动 C电子开始先近似于匀加速运动，后来质量增大，牛 顿运动定律不再适用 D电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能用牛顿 运动定律解释 答案：C 总结 一、牛顿力学时空观 时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。 这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。 二、相对论时空观 1、爱因斯坦的两个假设 （1）相对性原理（2）光速不变原理 2相对论时空观的内容 认为时间和空间是相互联系相互影响的，并且与 物质的存在及运动有关。 3、时间延缓效应 4、长度收缩效应 三、牛顿力学的成就与局限性 经典力学规律只能用于宏观、低速（与 光速相比）的情形，且只在惯性参考系 中成立。
