经典力学的成就与局限性.ppt

第五章 经典力学与物理学的革命 第一节 经典力学的成就与局限性 1、了解经典力学的发展历程，知道经典力学发展历程中有 哪些物理学家作出了突出贡献。 3、认识经典力学的局限性和选用范围 学习目标 2、了解经典力学所取得的伟大成就及其对当时自然科学、社 会发展的影响。 一、经典力学的发展 哥白尼： 哥白尼是文艺复兴时期波兰著名的天文 学家，是太阳中心说的创始人。他的太阳中 心说的创立，从根本上纠正了地球中心说， 揭穿了宗教神学伪造的谎言，对社会革命起 了巨大的推动作用。 哥白尼于天体运行论书中提出：“太阳是宇宙的中心，所有行星都 围绕太阳运转；地球不是宇宙的中心，而是绕太阳运转的一颗普通行星。” “人们每天看到的太阳由东向西运行，是因为地球每昼夜自转一周的缘 故，而不是太阳在移动。” “天上的星体的不断移动，是因为地球本身在转动，而不是星体围绕着 静止的地球转动。” “火星、木星等行星在天空中有时顺行，有时逆行，是因为它们各依自 己的轨道绕太阳转动，而不是因为他们行踪诡秘。” “月亮是地球的卫星，一个月绕地球转一周。” 一、经典力学的发展 伽利略： 伽利略（Galileo，15641642）伟大的意大 利物理学家和天文学家，近代实验科学的奠 基者之一。意大利比萨城人。生于1564年2月 15日，卒于1642年1月8日。 1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的 著名实验，从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例 ”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。 伽利略著有星际使者、关于太阳黑子的书信、 关于托勒玫和哥白尼两大世界体系的对话和关于两门新科 学的谈话和数学证明。 一、经典力学的发展 惠更斯： 惠更斯（Christiaan Huygens，1629- 1695）， 荷兰物理学家、天文学家和数学 家。 1645-1649年， 惠更斯在荷兰莱顿大学和布雷达大学求 学，于1663年当选英国皇家学会会员，1666年成为法国皇家 科学院会员。惠更斯曾从事光学研究，与其弟共同改进望远镜 ，并于1655年用新望远镜发现了土卫六，从此闻名于世。他 还发现了土星光环，分辨出了猎户座大星云所包含的一些恒星 。在物理学方面，惠更斯还研究过摆的振动，创立了光的波动 学，在建立向心力概念和极光研究等方面也有重要贡献。 一、经典力学的发展 开普勒： 开普勒（Johannes Kepler，1571- 1630），德国天文学家。 开普勒主要著作有宇宙的神秘、 光学、宇宙和谐论、哥白尼天 文学概要、彗星论和稀奇的1631 年天象等。 开普勒最有名的成就在于对天体运动的观测，及发现的 开普勒三条定律。开普勒的三条定律为牛顿的万有引力定律 奠定了基础。 一、经典力学的发展 牛顿： 牛顿（Isaac Newton， 1642-1727）， 英国物理学家、天文学家和数学家，生于林 肯郡。 在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，建 立了三条运动基本定律和万有引力定律，并建立了经典力学的 理论体系。在数学上，牛顿创立了“牛顿二项式定理”，并和莱 布尼兹几乎同时创立了微积分学。在光学方面，牛顿发现白色 日光由不同颜色的光构成，并制成“牛顿色盘”；关于光的本性 ，牛顿创立了光的“微粒说”。 二、经典力学的伟大成就 经典力学理论的建立标志着近代自然科学的诞生，把天上 物体和地上物体的运动统一起来了。从力学上证明了自然界的 多样性的统一。 经典力学的建立告诉人们，一个以现象观察和实验研究为 基础的自然科学理论体系，其思想观点应该是明确透彻的，其 数学表达应是严格、定量、可以操作的。 理论和实践都证明：地面上的各种物体的运动到天体的 运动，从大气的滚动到地壳的变动；从发射导弹到人造卫星， 一一服从经典力学的规律。 三、经典力学的局限性和适用范围 经典力学的应用还受到物体运动速率的限制，当物体的 速率接近光速时，物体的质量将随着运动速率的增加而增大。 经典力学的应用也还不适用于微观领域中物质结构和能 量不连续的现象。这使用量子力学应势而生。 量子力学的研究表明，微观粒子既表现粒子性，又表现为 波动性。量子力学的建立，并不是对经典力学的否定，对于宏 观物体的运动，量子现象并不显著，经典力学仍然适用。 经典力学适用于宏观低速的物体。 例题 19世纪和20世纪之交，经典物理已达到了完整、成熟的 阶段，但“在物理学晴朗天空的远处还有两朵小小的、令人不安 的乌云”，人们发现了经典物理学也有无法解释的实验事实，“ 两朵乌云”是指： A、宏观问题 B、高速问题 C、微观问题 D、低速问题 评析： 古往今来发生的一切都能够用经典力学来描述。但是当人 们用来解释原子内部结构微观世界和接近光速的高速运动的物 体时，发现与实际情况有很大的出入。成为“令人不安的乌云” BC 练习 1、为经典物理学的建立做出重要贡献的科学家除了我们熟知的 牛顿、伽利略和哥白尼外，还有： A、开普勒 B、笛卡儿 C、惠更斯 D、爱因斯坦 2、经典力学的建立： A、标志着近代自然科学的诞生 B、实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合 C、确立了一切自然科学理论应有的基本特征 D、成为量子力学的基础 ABC ABC 五