第六章萬有引力與航天第六節經典力學的局限性 人教版必修2 教學目標 1 知道牛頓運動定律的適用范圍 2 了解經典力學在科學研究和生產技術中的廣泛應用 3 知道質量與速度的關系 4 通過閱讀課文體會一切科學都有自己的局限性 新的理論會不斷完善和補充舊的理論 人類對科學的認識是無止境的 靜力學 描述靜止物體 運動學 描述物體運動 動力學 描述物體受力作用下的運動 經典力學 牛頓力學 一 經典力學模塊分類 牛頓 二 牛頓主要貢獻 伽利略 第谷 哥白尼 亞里士多德 笛卡爾 胡克 哈雷等 牛頓所說 如果說我看得遠 那是因為我站在巨人們的肩上 經典力學金字塔的建立 開普勒 經典力學的基礎是牛頓運動定律 萬有引力定律更確立了牛頓的地位 牛頓運動定律和萬有引力定律在宏觀 低速 弱引力的廣闊領域 經受實踐檢驗 經典力學的困境 低速世界 經典力學 高速世界 相對論 三 經典力學的困境 在宏觀低速的世界 一切都理所當然 當一些問題 如微觀領域的深入 牛頓解釋不了時 它就只好用上帝的萬能來解釋 為此牛頓花費了后半生的心血 這正是牛頓的悲劇 所以 不管選什么參考系 不管物體怎么運動 物體的位移 時間 長度 質量等等的測量結果肯定是一樣的 這是天經地義的 高速世界 接近光速 隨著物體速度的加快 時間會變慢 將一個鐘表留在地面上 而攜帶另一個以很快速度移動 隨后進行比較 地上的鐘表總比快速移動的快 物體以接近光速運行時所表現出的長度會比它靜止時更短 愛因斯坦指出 任何物體以光速運動時 其長度將會縮短為零 物體的質量隨速度的增大而增大 1905年 愛因斯坦提出 物體高速時 接近光速 物體所占空間 如長度 物理 化學過程 生命持續時間 都與運動狀態有關 時空都與運動相關聯了 狹義相對論 不敢相信圖中的橫線是平行的 不過它就是平行的 兩個位于中心的圓哪個大 其實一樣大的 四 從宏觀到微觀 19世紀末 20世紀初 深入到微觀領域 發現電子 質子 中子等微觀粒子不僅具有粒子性 同時還具有波動性 很多情況下經典力學說明不了 量子力學 五 從弱引力到強引力 經典力學 狹義相對論 廣義相對論 量子力學 經典力學與相對論互為補充 互不矛盾 互不否定共同支撐起物理學科的骨架 宏觀低速 高速 微觀世界 強引力 1 對證據的質疑 水星旋進數據觀測值 43秒 百年愛因斯坦計算相對論值 43 03秒 百年最新相對論值 太陽非正球體 39 6秒 百年 2 對共設的質疑 光速不可超越嗎 哲學 光速是否只是某一時空層次的極限速度 隨著目前認識的宇觀世界更大結構層次的發現 光速是否會被超越 例如 相對論是一定正確的嗎 例如 量子力學就不會錯嗎 新的理論會代替量子力學嗎 科學的發展是在曲折中不斷上升的 愛因斯坦給后人的信一天 愛因斯坦正在撰寫光電效應定律的論文 美國總統羅斯福打來電話 讓他給 年后的人們寫一封信 愛因斯坦笑了 說 總統 您真會開玩笑 要我寫些什么呢 羅斯福非常鄭重地說 把我們這個時代人們的思想和科學的發展 告訴 年后的人們 讓他們對我們有所了解 這樣的信 即使寫了也沒法寄啊 愛因斯坦說 沒有這樣的郵差 這個 我考慮過 羅斯福成竹在胸 有的 我們給他們做一個安全固定的信箱 年后 他們到那里去取就是了 愛因斯坦饒有興趣地點點頭說 還是總統有辦法 羅斯福 年任美國第 屆總統 業績輝煌 他所以叫愛因斯坦給 年后的人們寫信 要的是名人效應 愛因斯坦是偉大的科學家 在物理學的許多方面做出了卓越的貢獻 特別是相對論 揭示了空間 時間的辯證關系 無論在科學上還是在哲學上 都具有重要的歷史意義 年 月 日 愛因斯坦寫了 致后人書 我們的時代富于創造思想 我們的發現本應該可以大大地使我們的生活輕松愉快 我們利用電能橫渡大洋 我們使用電能來減輕人類的繁重的體力勞動 我們學會了飛行 我們利用電波很容易地把消息發到全球各地去 但是 雖然有著這一切 我們的商品的生產和分配是完全無組織的 人們必須生活在憂慮中 擔心被人從經濟生活中拋出 失去一切 除此之外 生活在不同國家中的人們每隔一個長短不等的時間就要進行互相殺戮 因此 每一個想到未來的人必然都生活在經常的憂慮中 我相信 我們的后人將懷著一種理所當然的優越感讀上面這幾行文字吧 愛因斯坦的這封給后人的信是用特制的墨水和紙寫成的 與其它的文件一起裝進一個特制的鋼體里 埋入紐約當時準備動工興建的國際博覽會建筑地基下面