经典力学局限性ch

第六节典型力学局限性课后认真阅读课本在相对论物理学的教科书中，普通描写着一种使人难以能理解的故事，一对年轻的孪生兄弟，哥哥乘坐一艘靠近光速运动的宇宙飞船，从地球出发，在太空遨游一圈之后返回地球，使人瞠目结舌的事发生了，他的弟弟早已是两鬓斑白，满脸皱纹的古稀老人，而他自己却还是一种十七八岁的英俊少年。一、典型力学的合用范畴：宏观、低速、弱引力二、典型力学局限性：1、不能解决高速运动问题（靠近光速）2、不合用于微观领域中物质构造和能量不持续的现象三、从低速到高速阅读课本“从低速到高速”部分，回答：1、在典型力学和狭义相对论中，物体的质量有何不同？2.狭义相对论中物体的质量体现式是如何的？3..典型力学中和狭义相对论对位移和时间在不同的参考系中的测量有何不同的见解？什么是低速，什么是高速？普通所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等．与光速相靠近的速度称为高速，有些微观粒子在一定条件下其速度能够与光速相靠近。1、在典型力学和狭义相对论中，对物体质量的认识有何不同呢？在典型力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大2.狭义相对论中物体的质量体现式是如何的？m0为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速3.典型力学中和狭义相对论对位移和时间再不同的参考系中的测量有何不同的见解？在典型力学中位移和时间的测量再不同的参考系中是相似的，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是不同的。一、典型时空观（绝对时空观）：（1）同时的绝对性（2）时间间隔的绝对性（3）空间距离的绝对性超新星暴发的持续时间：典型时空观与相对论时空观实际：2年！？牛顿：25年。{时间、长度和质量这三者都与参考系的运动无关。以牛顿运动定律为基础的典型力学中，空间间隔（长度）s、时间t和质量m这三个物理量都与物体的运动速度无关.一根尺子静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分钟不管处在静止状态还是处在运动状态，其快慢保持不变；一种物体静止时的质量和运动时的质量同样.-----.这就是典型力学的绝对时空观.到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，典型力学碰到了困难.在新事物面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创立了狭义相对论.狭义相对论一深奥难懂著称，并且他的出现，使整个世界都处在震惊和争论之中，二、相对论时空观:长度、时间和质量都是随物体的运动速度而变化的（都与参考系的运动有关）。长度、时间和质量随速度的变化关系能够用下列方程体现式：相对时间（钟慢效应）

v都是物体的运动速度，c是真空中的光速，t和t0分别为在相对静止和运动的系统中测得的时间相对长度（尺缩效应）

v都是物体的运动速度，c是真空中的光速，L0和L分别为在相对静止和运动系统中沿速度方向测得的物体的长度；当宏观物体的运动速度远不大于光速时（v<<c），则上面的某些成果就变为L≈L0，t≈t0，m≈m0，因而对于宏观低速运动的物体，使用牛顿定律来解决问题，还是足够精确的.继狭义相对论之后，1915年爱因斯坦又建立了广义相对论，指出空间——时间不可能离开物质而独立存在，空间的构造和性质取决于物质的分布，使人类对于时间、空间和引力现象的认识大大深化了.“狭义相对论”和“广义相对论”统称为相对论.时至今天，相对论的全部结论和预言都被大量的事实和观察所证明，并且在微观粒子和宇宙的构造和演化等许多方面发挥着重要作用，以普遍被人们接受。有关相对论的知识我们会在后来的学习中学习到.四、从宏观到微观阅读课文并思考：相对论和量子力学的出现，与否表达典型力学失去了意义?相对论和量子力学的出现，阐明人类对自然界的认识更加广泛和进一步，而不表达典型力学失去了意义．它只是使人们认识到典型力学有它的合用范畴：只合用于低速运动，不合用于高速运动，只合用于宏观世界，不合用于微观世界。五、从弱引力到强引力阅读课文并思考：1、典型力学与行星轨道的矛盾是什么？2、归纳万有引力定律与爱因斯坦引力理论的重要差别，3、典型力学和相对论量子力学的关系如何？1、典型力学与行星轨道的矛盾是什么？牛顿的万有引力定律推算，行星的运动应当是某些椭圆或圆，行星沿着这些椭圆或圆做周期性运动，与实际观察成果不符，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不停旋进．2、归纳万有引力定律与爱因斯坦引力理论的重要差别：

1）牛顿的万有引力定律认为：物体的半径减小，其表面的万有引力与半径的二次方成反比的增大，对于半径靠近于零的物体。其表面上的万有引力靠近于无穷大。2）爱因斯坦理论认为：物体的半径减小时，其表面的万有引力比二次方成反比规律增大得多，引力趋于无穷大，发生在靠近一种“引力半径”的时候。何为天体的引力半径?假定一种球形天体的质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加，当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径靠近的值——“引力半径”．只要天体的实际半径远不不大于它们的引力半径，那么爱因斯坦和牛顿的理论计算出的力的差别并不很大．但当天体的实际半径靠近引力半径时，这种差别将急剧增大．这就是说，在强引力的状况，牛顿的万有引力理论将不再合用．3、典型力学和相对论量子力学的关系如何？历史上的科学成就不会被新的科学成就所否认，而是作为某些条件下的局部情形，被涉及在新的科学成就之中．如：当物体的速度远不大于光速c(3X108m／s)时，相对论与典型理论的结论没有区别；当另一种重要常数即“普朗克常数”h(6．63X10-34J·s)能够无视不计时．量子力学和典型力学的结论没有区别．相对论和量子力学都没有否认过去的科学。检测题有关科学家和涉及的事实，对的的说法是A．哥白尼创立了日心说B．伽利略发现了行星运动规律C.惠更斯解决了弹性碰撞问题D．爱因斯坦提出了量子论(AC)检测题一列火车以速度v相对地面运动．如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时达成车厢的前壁和后壁，下列说法中对的的是A．火车上的人测得，闪光先达成前壁B．火车上的人测得，闪光先达成后壁C．火车上的人测得，闪光同时达成车厢的前壁和后壁D．条件局限性，无法拟定(A)检测题有三个完全相似的时钟，时钟A放在地面上，时钟B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飞行，vB＜vC．对于地面上的观察者来说，则下列说法中对的的是A．时钟A走得最慢B．时钟B走得最慢C．时钟C走得最慢D．时钟C走得最快(C)检测题如果有一支静止时长30m的火箭，以光速的二分之一的速度从观察者的身边擦过，下列说法中对的的是A．地面上的观察者测得的火箭长为30mB．地面上的观察者测得的火箭长不大于30mC．地面上的观察者测得的火箭长不不大于30mD．火箭上的观察者测得的火箭长为30m(BD)检测题有关物体的质量与速度的关系的说法,对的的是A．物体的质量与物体的运动速度无关B．物体的质量随物体的运动速度增大而增大C．物体的质量随物体的运动速度增大而减少D．当物体的运动速度靠近光速时，质量趋于零(B)按照狭义相对论，不仅“同时”是相对的，有时候，甚至事情的先后也都是相对的。举一种例子，一节长为10米的列车，A在车后部，B在车前部。当列车以0.6c的高速度通过一种站台的时候,忽然站台上的人看到A先向B开枪,过了12.5毫微秒,B又向A发射。因而站台上的人作证：这场枪战是由A挑起的。但是，车上的乘客却