人教版必修二物理课件：6.6 经典力学的局限性课件.ppt

1、经典力学的局限性经典力学的局限性 第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天 第一章第一章 运动的描述运动的描述 第二章第二章 匀变速直线运动的研究匀变速直线运动的研究 第三章第三章 相互作用相互作用 第四章第四章 牛顿运动定律牛顿运动定律 第五章第五章 曲线运动曲线运动 万有引力定律万有引力定律 牛顿运动定律牛顿运动定律 经典力学经典力学 运动原因运动原因 静止：静止： 匀速直线运动：匀速直线运动： 匀加速直线运动匀加速直线运动 匀变速直线运动：匀变速直线运动： 匀减速直线运动匀减速直线运动 匀变速往复直线运动匀变速往复直线运动 平抛运动：平抛运动： 匀速圆周运动：匀速圆周运动： 同一直线与

2、 且恒定 合 合 0 0 vF F 水平方向 合0 vmgF 且大小恒定 合 vF 00vF 合 00vF 合 静止 曲 线 运 动 直 线 运 动 牛顿运动定律牛顿运动定律 天体运动的原因天体运动的原因 称量天体的质量称量天体的质量 发现未知天体发现未知天体 万有引力定律万有引力定律 研究方法研究方法 自由落体运动是匀变速运动吗自由落体运动是匀变速运动吗 ？ 猜想与假说猜想与假说 逻辑推理逻辑推理 实验验证实验验证 修正和推广修正和推广 落体运动落体运动 下落的一样快吗？下落的一样快吗？ 2 r Mm F 2 r M F F F 2 r m F 月月地检验地检验 卡文迪许测卡文迪许测G 万有

3、引力定律万有引力定律 猜想猜想 推理推理 验证验证 推广推广 万有引力万有引力 宇宙航行宇宙航行 从地面上物体的运动到 天体的运动，经典力学 在广阔的领域里与实际 相符合，显示了牛顿运 动定律的正确性和经典 力学的魅力。 到到19世纪末，发现了许多世纪末，发现了许多 经典力学无法解释的现象。经典力学无法解释的现象。 水星近日点的进动水星近日点的进动 广义相对论广义相对论从弱引力到强引力从弱引力到强引力 太阳太阳 我们有可能我们有可能 观测到太阳后面观测到太阳后面 的恒星，最好的的恒星，最好的 观测时间是发生观测时间是发生 日全食的时候日全食的时候 19191919年年5 5月月2929日，发生

4、日全食，英国考察队分赴几内亚湾和巴西进日，发生日全食，英国考察队分赴几内亚湾和巴西进 行观测，证实了爱因斯坦的预言，这是对相对论的最早证实行观测，证实了爱因斯坦的预言，这是对相对论的最早证实 广义相对论广义相对论从弱引力到强引力从弱引力到强引力 我们考察一万米高空大气我们考察一万米高空大气 产生的大约以产生的大约以0.99c运动的运动的 子。子。 大家估算一下它到达地面大家估算一下它到达地面 所用的时间？所用的时间？ 子子寿命：寿命：2微秒微秒 。 大约大约33微秒。微秒。 子穿越大气层子穿越大气层 狭义相对论狭义相对论从低速到高速从低速到高速 小球穿越略大于球的孔小球穿越略大于球的孔 从 宏

5、 观 到 微 观 从 宏 观 到 微 观 量量 子子 力力 学学 经 典 力 学 经 典 力 学 弱引力弱引力 低速低速 宏观宏观 强引力强引力 高速高速 微观微观 广义相对论广义相对论 狭义相对论狭义相对论 量子力学量子力学 从从 到到 我们周围的世界我们周围的世界 m10 16 m10 25 科学的探索是无止境的，我们来看看我们周围需要探索的世界。科学的探索是无止境的，我们来看看我们周围需要探索的世界。 从从10亿光亿光 年以外来年以外来 看看,宇宙是宇宙是 平坦的平坦的,没没 有什么中有什么中 心心.图中的图中的 小点都是小点都是 由银河系由银河系 等星系组等星系组 成的超星成的超星 系

6、团系团. 当尺度放当尺度放 大十倍，大十倍， 我们看到我们看到 星系集中星系集中 在一起，在一起， 组成星系组成星系 团。图中团。图中 为室女座为室女座 星系团，星系团， 它和银河它和银河 系所在的系所在的 本星系团本星系团 组成一个组成一个 本超星系本超星系 团。团。 图中的每图中的每 一个点都一个点都 是一个星是一个星 系，是由系，是由 数以十亿数以十亿 计的恒星计的恒星 组成的。组成的。 我们的故我们的故 乡乡银银 河系。河系。 本星系团本星系团 中一个普中一个普 通的星系。通的星系。 由大约由大约 1000亿颗亿颗 恒星组成恒星组成 的螺旋状的螺旋状 的银河系的银河系 缓慢的旋缓慢的旋

7、 转。转。 图中太阳图中太阳 所在的区所在的区 域，每域，每3 亿年围绕亿年围绕 银河的中银河的中 心转动一心转动一 圈。圈。 我们的太我们的太 阳系位于阳系位于 银河系螺银河系螺 旋翼内侧旋翼内侧 的边缘，的边缘， 距离银河距离银河 系中心大系中心大 约约2.52.5万光万光 年。年。 我看到旁我看到旁 边有好多边有好多 星星啊！星星啊！ 太阳啊太阳啊 太阳，太阳， 您在您在哪哪 里呀？里呀？ 在这个尺在这个尺 度上，相度上，相 对于我们对于我们 的地球，的地球， 这些星星这些星星 在天空的在天空的 位置基本位置基本 上不随时上不随时 间变化，间变化， 所以叫做所以叫做 恒星。恒星。 因为距

8、离我因为距离我 们最近，所们最近，所 以看起来最以看起来最 亮。就是您，亮。就是您， 太阳，出现太阳，出现 了。了。 （此时距太（此时距太 阳约一光年）阳约一光年） 后面的是后面的是 恒星的背恒星的背 景，晚上景，晚上 看到的就看到的就 是它们了。是它们了。 跋山涉水跋山涉水 呀，千辛呀，千辛 万苦呀，万苦呀， 终于看到终于看到 了我们的了我们的 太阳系。太阳系。 中间是太中间是太 阳，一个阳，一个 个圈是几个圈是几 大行星的大行星的 轨道。轨道。 按照到按照到 太阳的太阳的 距离排距离排 序：序： 水星、水星、 金星金星 地球、地球、 火星火星 木星、木星、 土星土星 天王星天王星 海王星海

9、王星 冥王星冥王星 数一数，数一数， 在方框在方框 中间的中间的 是哪个是哪个 行星的行星的 轨道？轨道？ 一个天一个天 文单位文单位 从地从地 球到太球到太 阳的距阳的距 离离 图中的图中的 绿色轨绿色轨 道是地道是地 球从九球从九 月初到月初到 十月份十月份 的六个的六个 星期在星期在 天空中天空中 经过的经过的 轨道。轨道。 这是地这是地 球在四球在四 天内运天内运 行的轨行的轨 迹，方迹，方 框中的框中的 小圈是小圈是 什么呢？什么呢？ 原来是原来是 月亮的月亮的 轨道，轨道， 地球在地球在 哪里？哪里？ 258 17，缩，缩 小小17次次 以后，以后， 我们终我们终 于见到于见到 自

10、己的自己的 家了。家了。 回家啦！回家啦！ 从从1961年年 以后，人以后，人 类才可以类才可以 从这个角从这个角 度看到我度看到我 们生活的们生活的 地球。地球。 终于回终于回 到我们到我们 熟悉的熟悉的 尺度了。尺度了。 我看到了：我看到了： 有房子、街有房子、街 道、公园道、公园 好像还有汽好像还有汽 车！车！ 一副都市一副都市 生活照片生活照片 左边是高左边是高 速公路上速公路上 飞驰的汽飞驰的汽 车，右边车，右边 是等待出是等待出 发的轮船，发的轮船， 绿油油的绿油油的 草地上是草地上是 什么？什么？ 原来是两原来是两 个人在晒个人在晒 太阳睡觉！太阳睡觉！ 现在的现在的 距离是距离

11、是 1米，米， 我们熟我们熟 悉的单悉的单 位和我位和我 们熟悉们熟悉 的画面。的画面。 醒醒啊！醒醒啊！ 会感冒会感冒 的！的！ 分米，我分米，我 们常用的们常用的 另一个单另一个单 位，因为位，因为 我们的手我们的手 就这么大。就这么大。 手上的皮手上的皮 肤放大了肤放大了 看，原来，看，原来， 挺恶心的。挺恶心的。 显微镜显微镜 的发展的发展 使得我使得我 们可以们可以 走进微走进微 观的世观的世 界，这界，这 是汗毛是汗毛 的毛孔。的毛孔。 皮下组皮下组 织织 一个细胞的一个细胞的 数量级一般数量级一般 来说就是来说就是1010 微米。微米。 世界上最大世界上最大 的细胞是鸵的细胞是鸵

12、 鸟蛋，它是鸟蛋，它是 一个单独的一个单独的 卵细胞，数卵细胞，数 量级是分米量级是分米 级的，厉害级的，厉害 吧。吧。 我是淋巴球我是淋巴球 细胞核细胞核 的表面的表面 人体的人体的 细胞数细胞数 量是银量是银 河系中河系中 恒星数恒星数 量的几量的几 百倍！百倍！ 这就是传说这就是传说 中的染色体中的染色体 了了 （DNA）！）！ 100100埃埃 埃是长度单埃是长度单 位，指位，指1010- -10 10 米。米。100100埃埃 的数量级就的数量级就 能度量某些能度量某些 有机大分子有机大分子 的物质了。的物质了。 在纳米这样在纳米这样 的数量级下，的数量级下， 我们连原子我们连原子

13、都可以数清都可以数清 了。了。 图中是组成图中是组成 DNADNA分子的原分子的原 子们，子们， 生命就在这生命就在这 种复杂的结种复杂的结 合中得以体合中得以体 现。现。 原子尺度原子尺度 中量子力中量子力 学成为主学成为主 要的理论要的理论 依据，根依据，根 据量子力据量子力 学电子以学电子以 概率云的概率云的 形式出现。形式出现。 好像回到好像回到 了宇宙？了宇宙？ 不！这是不！这是 在原子的在原子的 内部。内部。 由于电磁由于电磁 力、强相力、强相 互作用和互作用和 弱相互作弱相互作 用的影响，用的影响， 原子核周原子核周 围空荡荡围空荡荡 的。世界的。世界 终于清静终于清静 了！了！

14、 1010- -12 12米叫 米叫 做一皮米。做一皮米。 在在0.10.1皮皮 米的数量米的数量 级下看原级下看原 子核就可子核就可 以看出很以看出很 多个球球多个球球 来，它们来，它们 是带正电是带正电 的质子和的质子和 不带电的不带电的 中子。中子。 碳原子碳原子 核由核由6个个 质子和质子和6 个中子个中子 组成。组成。 1 1飞米飞米 （1010的的 1515次方米）次方米） 原子核内原子核内 部夸克的部夸克的 运动和相运动和相 互作用，互作用， 这是我们这是我们 正在研究正在研究 的领域。的领域。 16 10 25 10 16 10 25 10 粒子物理学粒子物理学 宇宙学宇宙学 我想知道为什么我想知道为什么 我想知道为什么我想知道为什么 我想知道为什么我想知道为什么我想知道为什么我想知道为什么 我想知道究竟为什么我非要知道为什么我想知道为什么我想知道究竟为什么我非要知道为什么我想知道为什么 我想知道为什么我想知道为什么 费曼费曼 经 典 力 学 经 典 力 学 弱引力弱引力 低速低速 宏观宏观 强引力强引力 高速高速 微观微观 广义相对论广义相对论 狭义相对论狭义相对论 量子力学量子力学 ？