1、相对性原理
（2）相对长度
v L L0 1 c
2
1、相对性原理
（3）相对质量
物体运动时的质量与静止质量的关系
m
m0
v 1 c
2
2、光速不变原理
对任何惯性系,在真空中沿任意方向传播的光 速都相同,且与光源的运动状态无关。
即谁测真空中的光速都是c ,与惯性系的选择及光源无关。 例：宇宙飞船以20万 km/s的速度飞行, 人在飞船上向前发一束 光, 光在飞船中以光速 c 传播, 地球上的人测得光速多大？ 按运动合成得: c c u 30 20 50万Km/s 实际测得: 注意
特征，这标志着近代理论自然科学的诞生，也成为其他各
门自然科学的典范； ⑶经典力学的建立对自然科学和科技的发展、社会的进步具 有深远影响： ①经典力学形成的科学研究方法的推广应用； ②经典力学与其他基础科学相结合产生了许多交叉学科，促 进了自然科学的进一步发展； ③经典力学在科学技术上有广泛的应用，促进了社会文明的 发展。
Albert Einstein
世纪伟人
“ 科学的头脑就是去怀疑,
去证实, 去发现的精神! ”
相对论好象是：“光彩夺目的火箭， 它在黑暗的夜空，突然划出一道道 十分强烈的光辉，照亮了广阔的未
知领域。”
——德布罗意
因此，当物体的速度远小于 真空中的光速时，经典力学完全 适用；当物体的速度接近光速时， 经典力学就不适用了。
六、经典力学的适用范围
经典力学有它的适用范围：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。 对于高速运动（速度接近真空中的光速），需要应用 爱因斯坦的相对论。当物体的运动速度远小于真空中的光 速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别。 对于微观世界，需要应用量子力学。当普朗克常数可 以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别。 对于强引力情况，需要应用爱因斯坦引力理论。当天 体的实际半径远大于它们的引力半径时，爱因斯坦引力理 论和牛顿引力理论计算出的力的差异并不很大。
牛顿发表《自然哲学的数学原理》，阐明了 运动定律和万有引力定律
时 间 公元前三世纪 1609，1619 1632 1638 1653 1663 1678
1687
请分析比较下列科学家对经典力学的贡献
亚里士多德 国别 生活年 代 主要的 科学研 究方法 伽利略 笛卡儿 法国， 1596～ 1650年 惠更斯 荷兰， 1629～1695 年 牛顿 英国， 1642～1727 年 归纳与演 绎、综合 与分析、 实验观察 等 古希腊，约公 意大利， 元前384～公元 1564～1642年 前322年
6.
6
经典力学的局限性
教学目标
知识与技能 1．知道牛顿运动定律的适用范围． 2．了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用． 3. 知道相对论、量子力学和经典力学的关系. 过程与方法 通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会 不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的． 情感、态度与价值观 通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结 论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性， 培养献身于科学的时代精神．
我们认识物理这门学科，已经有两年半了， 同学们，你有没有意识到自己是幸运的？我们 从一开始就被直接带入了这座宏伟壮丽的物理 学大厦。 而这座大厦是由一大批杰出的物理学家前 赴后继、呕心沥血构建而成的。 今天，我们在了解物理学发展过程当中， 也结识几个早就和我们所学的知识一同陪伴在 我们身边的物理学界的伟大人物。
c c 30 万Km/s
爱因斯坦理论是牛顿理论的发展 一切物 理规律
力学规律
Einstein 对相对论的解释: 当你和一个漂亮姑娘在一起坐一小时, 你感觉只坐了一分钟,当你坐在火炉旁一 分钟,就好象坐了一小时,这就是相对论。 他剖析自己的科学感受时说：
“照亮我的道路,并不断给我新 的勇气去愉快地正视生活理想的 是善、是美、是真”。
观察、思维、 推理
观察实验、假 实验观察、 实验、数 设、数学推理 数学推理 学推理 三者相结合
两个反面的结 论： 力学方 面的主 要成就
①制成了 世界上第 ①自由落体运 一架计时 ①力是维持物 动规律 体运动的原因。 惯性定律 摆钟。 ②力学相对性 ②测量出 ②重的物体比 原理 重力加速 轻的物体下落 度的值。 得快。
“这个，我考虑过。”罗斯福成竹 在胸，“有的。我们给他们做一个安 全固定的信箱，5000年后，他们到那 里去取就是了……”爱因斯坦饶有兴趣
“但是，虽然有着这一切，我们的商 品的生产和分配是完全无组织的，人们必 须生活在忧虑中，担心被人从经济生活中 抛出，失去一切。除此之外，生活在不同 国家中的人们每隔一个长短不等的时间就 要进行互相杀戮，因此，每一个想到未来 的人必然都生活在经常的忧虑中。” “我相信，我们的后人将怀着一种理 所当然的优越感读上面这几行文字吧。”
1、相对性原理
（1）相对时间
t
t0 v 1 c
2
1、相对性原理
（2）相对长度
爱尔兰物理学家佛兹杰拉德 (1851─1901)提出，物质会在运动的方向上 收缩（缩小），这意味着根据一个静止观 察者的观点，一枚以接近光线运行的火箭 所表现出的长度会比它静止时更短，尽管 乘坐火箭的人看来并没有什么两样。 爱因斯坦指出，任何物体以光速运动 时，其长度将会缩短为零。
一.经典力学的发展历程
收集整理经典力学发展过程中重大成就事件，并按时间顺序 由远及近排列，你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？ 这说明了什么？
重 大 成 就 阿基米德发现浮力定律 开普勒发现行星运动定律 伽利略阐明了运动的相对性原理 伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理 帕斯卡发现帕斯卡原理 马德堡半球实验、验证大气压力 发现胡克定律——弹簧弹力和形变的关系
B
）
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．当物体的运动速度接近光速时，质量趋于零

开玩笑，要我写些什么呢？” 罗斯福非常郑重地说：“把我们这 个时代人们的思想和科学的发展，告 诉5000年后的人们，让他们对我们有 所了解。”“这样的信，即使写了也 没法寄啊！”爱因斯坦说，“没有这 样的邮差。”
1905年，爱因斯坦 （1879─1955）发表了狭 义相对论:
在宇宙中唯一不变的 是光在真空中的速度，其 它任何事物─速度、长度、 质量和经过的时间，都随 观察者的参考系（特定观 察）而变化。
三 、 狭 义 相 对 论 的 基 本 原 理
1、相对性原理
（1）相对时间
狭义相对论认为时间不是绝对的（即固 定不变的）。爱因斯坦指出，随着物体（观 察者所见到的）运动速度的加快，时间会变 慢。 使用同步原子钟已证实了这个结论的正确 性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个 以很快速度移动（如在喷气式飞机上），随 后进行比较，静止的钟表总比另一个稍微快 一点。
17世纪牛顿力学构 成了体系。可以说，这 是物理学第一次伟大的 综合。牛顿建立了两个 定律:一个是运动定律, 一个是万有引力定律， 并发展了变量数学微积 分，具有解决实际问题 的能力。他开拓了天体 力学，海王星和冥王星 的发现就充分显示了这 一点 .
牛顿力学的绝对时空观: 伽利略和牛顿的绝对时空观 认为,同一物体运动的时间和长度(位移)在不同的参考 系中,测量结果是相同的. 牛顿的局限 1)绝对时空观 认为时间与空间无关，时空与运动无关，是绝对 的物理量。 2)当一些问题牛顿解释不了时，它就只好用上帝 的万能来解释，为此牛顿花费了后半生的心血，这正 是牛顿的悲剧。
经典力学规律只能用于：
宏观物体、低速运动、弱引力。
练习1
牛顿定律能适用于下列哪些情况？ A、研究原子中电子的运动
B、研究“神州”五号的高速发射
C、研究地球绕太阳的运动
D、研究飞机从深圳飞往北京的航线
【提示】经典力学只适用于处理宏观物体的低速运动。
【答案】BCD
练习2
有关物体的质量与速度的关系的说法, 正确的是 （
四、经典力学难以解释微观粒子的运动
科学家们发现，电子、质子、中子等微观粒子不
仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动在 很多情况下不能用经典力学来说明。20世纪20 年代 量子力学的出现，才很好地揭示了微观世界的基本 规律。
五、强引力作用下出现的问题
牛顿的万有引力定律取得了巨大的成就，但在一些问 题上也遇到了困难。例如：水星的公转轨道在不断旋进 （参见教材图7.6-1），其实际观察值要比经典力学的预 言值多。1915年，爱因斯坦创立的广义相对论对此则能作 出很好的解释，同时还预言光线经过大质量星体附近时会 发生偏转，且已被观测证实。 另外，根据牛顿的理论，当天体被压缩成半径几乎为 0的一个点时，引力趋于无穷大；而爱因斯坦的理论则认 为，引力趋于无穷大发生在半径接近一个“引力半径”的 时候，这个引力半径的值由天体的质量决定。当天体的实 际半径接近引力半径时，由爱因斯坦和牛顿引力理论计算 出的力的差异急剧增大，在强引力情况下牛顿引力理论不 再适用。
谢谢！
成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学
打下重要基础。 第三阶段：
牛顿之后。经典力学又有新的发展，这一阶段主要是后人
对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。
二.经典力学的伟大成就
⑴把人类对整个自然界的认识推进到一个新水平，牛顿从力
学上证明了自然界的统一； ⑵经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本
①三大运 动定律、 ②万有引 力定律。
经典力学发展的三个阶段
第一阶段： 伽利略、牛顿时代之前。人们对力学现象的研究大多直接 反映在技术之中或完全融合在哲学之内，物理学就整体而言还 没有成为独立的科学。这个阶段对力学作出突出贡献的是阿基