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课件网) 第1节 牛顿力学的局限性 by 王璐霞 2022.6 第八章 牛顿运动定律的发展 牛顿运动定律研究的是运动和力的关系 我们知道了物体做各种运动的原因 只要给定物体的初始条件和所受合力，就能给出物体之后运动状态的完整描述 亚里士多德：经验主义： 力是维持物体运动的原因 伽利略：理想斜面实验： 力不是维持物体运动的原因 笛卡尔：如果物体不受力的作用， 将做匀速直线运动。 牛顿：牛顿三大定律 牛顿运动定律 万有引力定律的发展 万有引力定律研究的是天上物体的运动 我们利用它们来计算天体的质量 还发现了未知天体 探测月球探测火星, 去探索更远的宇宙 遵循牛顿运动定律 托勒密：地心说 哥白尼：日心说 第谷： 20多年精心观测数据 开普勒：行星运动三大定律 牛顿：万有引力定律 万有运动定律 牛顿力学 对经典力学做出重要贡献的科学家 牛顿 建立了完整的经典力学体系 牛顿运动定律 万有引力定律 牛顿运动定律是经典力学的基础 万有引力定律更确立了牛顿的地位 如果说我看得远， 那是因为我站在巨人们的肩上 牛顿力学的局限性 大到天体运动，小到生活中各种各样的运动， 都符合牛顿力学，牛顿力学的应用覆盖着极广大的范围。 牛顿力学只适用于低速运动，不适用于高速运动； 只适用于宏观世界，不适用于微观世界； 只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况。 牛顿力学的局限性 从低速到高速 1 从低速到高速 英国 牛顿 1643-1727 万有引力定律： 牛顿三大定律： 第一定律： 第二定律： 第三定律： 惯性定律 称为“牛顿力学” 或“经典力学” 根据牛顿第二定律 根据运动学基本公式 当时间趋近无穷，那物块的速度是否可以超过光速？ 违背了事实规律。 从低速到高速 典型示例 按照牛顿力学，可以认为质子的能量就是其动能 解： 由此可见，按照牛顿力学，高能质子的速度将超过光速，这个结论是错误的， 到目前为止，实验上从未发现过超光速的粒子。 现代大型高能粒子加速器可以把粒子的速度加速到与光速极为接近的程度。质子质量 mp = 1.67×10 27 kg，如果把一个质子加速到具有能量1.60×10 10 J，并假定这个能量就是质子具有的动能，按照经典力学，质子的速度为多大？ 任何粒子的速度都不可能超过光速。 牛顿力学只适用于低速运动情况。狭义相对论适用于高速运动情况。 从低速到高速 任何粒子的速度都不可能超过光速。 牛顿力学只适用于低速运动情况。狭义相对论适用于高速运动情况。 低速与高速 (1)低速: 通常所见物体的运动,如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动物体。 (2)高速: 有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近,这样的速度称为高速。 拓展视野 欧洲强子对撞机 目前世界上最大的加速器———大型强子对撞机（可以将单个质子加速到 0.999 999 99 c，使之具有7 TeV的能量。 eV：电子伏（能量单位） 1eV=1.6×10-9J 大型强子对撞机 牛顿力学的局限性 从宏观到微观 2 从宏观到微观 卢瑟福 原子核式结构模型 牛顿力学在解释涉及原子等微观粒子的物理现象时也遇到了极大的困难。 卢瑟福提出了原子核式结构模型，但这个理论无法解释原子的稳定性及其它很多性质。 在微观领域，物理量不再是连续变化的，而是分立的。微观粒子既有粒子性，又有波动性。 牛顿力学只适用于宏观世界，不适用微观世界。 现代电子云模型 激光导星 激光导星： 通过发射激光来激发高层大气中的纳原子发光，产生人造星象，用来矫正地球大气扰动的影响，从而使地面望远镜获得稳定的高质量天体影像。 只能用量子力学的知识进行解释。 牛顿力学的局限性 从弱引力场到强引力场 3 从弱引力场 到 强引力场 笔尖下的海王星 牛顿力学在描述行星等弱引力场 ... ...
