高中物理滬科版必修2教課件《經(jīng)典力的巨大成就和局限性》

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歡迎進入物理課堂 2 6 1經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性 第6章經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 3 1 了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程 知道經(jīng)典力學(xué)發(fā)展歷程中有哪些物理學(xué)家作出了突出貢獻 2 了解經(jīng)典力學(xué)所取得的偉大成就及其對當(dāng)時自然科學(xué) 社會發(fā)展的影響 3 認識經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍 4 問題引入 如果我比別人看得遠些 那是因為我站在巨人們的肩上 牛頓 5 思考 讀了牛頓的上述名言 你有什么想法 1 牛頓的成就如何 2 為什么說是站在巨人們的肩上 6 牛頓在伽利略 開普勒等人工作的基礎(chǔ)上 把地面上物體的運動與行星的運動綜合起來進行深入研究 發(fā)現(xiàn)了機械運動的基本規(guī)律 牛頓三大運動定律和萬有引力定律 他的不朽名著 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 為經(jīng)典力學(xué)奠定了基礎(chǔ) 因此 牛頓說是站在巨人們的肩上 經(jīng)典力學(xué) 通常叫做牛頓力學(xué) 主要研究宏觀物體機械運動的規(guī)律 7 一 經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程 8 觀察上表中經(jīng)典力學(xué)發(fā)展中的重大事件 按時間順序由遠及近排列 這說明了什么 1 重大發(fā)現(xiàn)與前人的工作密不可分 2 重大發(fā)現(xiàn)與社會環(huán)境和需要密切相關(guān) 9 請分析比較下列科學(xué)家對經(jīng)典力學(xué)的貢獻 主要的科學(xué)研究方法 觀察 思維 推理 力學(xué)方面的主要成就 兩個反面的結(jié)論 力是維持物體運動的原因 重的物體比輕的物體下落得快 亞里士多德古希臘 約公元前384 公元前322年 10 伽利略意大利 1564 1642年 主要的科學(xué)研究方法 力學(xué)方面的主要成就 觀察實驗 假設(shè) 數(shù)學(xué)推理三者相結(jié)合 自由落體運動規(guī)律 力學(xué)相對性原理 11 笛卡兒法國 1596 1650年 主要的科學(xué)研究方法 力學(xué)方面的主要成就 實驗觀察 數(shù)學(xué)推理 慣性定律 12 惠更斯荷蘭 1629 1695年 主要的科學(xué)研究方法 力學(xué)方面的主要成就 實驗觀察 數(shù)學(xué)推理 制成了世界上第一架計時擺鐘 測量出重力加速度的值 13 牛頓英國 1642 1727年 主要的科學(xué)研究方法 力學(xué)方面的主要成就 歸納與演繹 綜合與分析 實驗觀察等 三大運動定律 萬有引力定律 14 同學(xué)們 從上述科學(xué)家在力學(xué)方面的主要貢獻 你是否發(fā)現(xiàn)有些東西就包括在牛頓的理論當(dāng)中 或者和牛頓的理論非常相似呢 這也是為什么牛頓說自己是站在巨人的肩上的緣故 15 經(jīng)典力學(xué)發(fā)展的三個階段 第一階段 伽利略 牛頓時代之前 人們對力學(xué)現(xiàn)象的研究大多直接反映在技術(shù)之中或完全融合在哲學(xué)之內(nèi) 物理學(xué)就整體而言還沒有成為獨立的科學(xué) 這個階段對力學(xué)作出突出貢獻的是阿基米德 16 第二階段 從伽利略到牛頓 是經(jīng)典力學(xué)從基本要領(lǐng) 基本定律到建成理論體系的階段 在這一階段有一系列的科學(xué)家為經(jīng)典力學(xué)打下重要基礎(chǔ) 第三階段 牛頓之后 經(jīng)典力學(xué)又有新的發(fā)展 這一階段主要是后人對經(jīng)典力學(xué)的表述形式和應(yīng)用對象進行了拓展和完善 17 我們認識物理這門學(xué)科 已經(jīng)有三年了 同學(xué)們 你有沒有意識到自己是幸運的 我們從一開始就被直接帶入了這座宏偉壯麗的物理學(xué)大廈 而這座大廈是由一大批杰出的物理學(xué)家前赴后繼 嘔心瀝血構(gòu)建而成的 今天 我們在了解物理學(xué)發(fā)展過程當(dāng)中 也結(jié)識幾個早就和我們所學(xué)的知識一同陪伴在我們身邊的物理學(xué)界的偉大人物 18 二 一座永垂不朽的紀(jì)念碑 牛頓的 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 出版于1687年 是一部奠定了經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)的劃時代的著作 它對近 現(xiàn)代科學(xué)和科學(xué)哲學(xué)的發(fā)展 產(chǎn)生了無與倫比的影響 是自然科學(xué)史上的一座偉大的豐碑 19 原理產(chǎn)生的背景 國內(nèi)外戰(zhàn)爭需要 牛頓出生的時代 英國海內(nèi)外征戰(zhàn)頻繁 在國外 三次對荷戰(zhàn)爭 西班牙王位繼承權(quán)戰(zhàn)爭 英法戰(zhàn)爭 以及爭奪海上霸權(quán)的備戰(zhàn) 在國內(nèi) 蘇格蘭人民起義 長期國會與王權(quán)之戰(zhàn) 第一 二次國內(nèi)戰(zhàn)爭 鎮(zhèn)壓平等派 三年討伐愛爾蘭和 光榮革命 等等 戰(zhàn)爭武器對科學(xué)和技術(shù)必然提出強烈的要求 20 工業(yè)發(fā)展的需要 在牛頓青少年時代 英國工業(yè)增長速度和總量在歐洲首屈一指 到1640年代 煤產(chǎn)量比1600年增長近8倍 幾乎等于歐洲所有國家產(chǎn)量的總和 鐵產(chǎn)量在17世紀(jì)增加5倍 商船從1600至1688年成倍增長 經(jīng)濟的增長 促使工商富賈出資興辦科研組織 借以培養(yǎng)科技人才 可以說 牛頓的理論能夠在國際爭論中戰(zhàn)勝居統(tǒng)治地位的笛卡兒學(xué)派和后來的萊布尼茨學(xué)派 并在歐洲居主導(dǎo)地位 與這種環(huán)境是分不開的 21 技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展對牛頓科學(xué)發(fā)現(xiàn)的宏觀影響 社會性的技術(shù)進步和經(jīng)濟發(fā)展 會通過種種渠道對科學(xué)家個人產(chǎn)生重要的影響 例如 牛頓的月球理論 宇宙系統(tǒng)論和潮汐理論不僅來自純天文學(xué)研究 而且與航海方位的確定 觀測技術(shù)和潮汐規(guī)律的研究有關(guān) 他的引力理論如果沒有法國J 皮卡精確測量與1緯度對應(yīng)的地面長度技術(shù)并精確計算出地球半徑 他的引力平方反比定律只能是個設(shè)想 22 原理 的概貌 原理 定義和注釋 運動的基本定理或定律 包括三個運動定律 定律的應(yīng)用 萬有引力定律和行星運動 流體力學(xué)的開創(chuàng)性研究 論宇宙系統(tǒng) 呈現(xiàn)了牛頓那高瞻遠矚的宇宙觀 23 對 原理 的評價 1 拉普拉斯的評價 2 愛因斯坦的評價 3 牛頓自己的評價 24 三 經(jīng)典力學(xué)的巨大成就 1 牛頓三大運動定律和萬有引力定律把天體的運動與地上物體的運動統(tǒng)一起來 是人類對自然界認識的第一次大綜合 2 以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的天體力學(xué) 材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用 并取得了巨大的成就 25 3 力學(xué)和熱力學(xué)的發(fā)展及其與生產(chǎn)相結(jié)合 引發(fā)了第一次工業(yè)革命 4 由牛頓力學(xué)定律導(dǎo)出的動量守恒定律 機械能守恒定律等 是航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ) 5 許多理論 包括相對論和量子力學(xué)的形成都受到經(jīng)典力學(xué)的影響 26 經(jīng)典力學(xué)應(yīng)用一瞥 27 28 29 四 經(jīng)典力學(xué)方法論的意義 經(jīng)典力學(xué)方法的典型就是伽利略和牛頓的研究方法 伽利略開創(chuàng)了將實驗 邏輯 數(shù)學(xué) 相結(jié)合的方法 自然數(shù)學(xué)化 的方法 牛頓的方法可稱為 歸納 演繹法 演繹的結(jié)果必須訴諸實驗驗證 30 伽利略和牛頓的科學(xué)方法影響深遠 成為后來物理學(xué)家的一種樸實的自發(fā)傾向 并不斷得到發(fā)展和完善 逐漸成為一種傳統(tǒng) 甚至作為社會科學(xué)和哲學(xué)的方法論 意義很大 31 五 經(jīng)典力學(xué)的局限性 1 經(jīng)典力學(xué)只適用于處理物體的低速運動 v c 2 經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象 3 經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只在慣性參考系中成立 經(jīng)典力學(xué)規(guī)律只能用于宏觀 低速 與光速相比 的情形 且只在慣性參考系中成立 32 慣性參考系 凡是牛頓定律成立的參考系 稱為慣性參考系 簡稱慣性系 所有相對于慣性系做勻速直線運動的參考系都是慣性系 所有相對于慣性系做變速運動的參考系都是非慣性系 33 1 牛頓定律能適用于下列哪些情況 A 研究原子中電子的運動B 研究 神舟 五號的高速發(fā)射C 研究地球繞太陽的運動D 研究飛機從深圳飛往北京的航線 BCD 提示 經(jīng)典力學(xué)只適用于處理宏觀物體的低速運動 34 2 兩臺升降機甲 乙同時自由下落 甲上的人看到乙是靜止的 也就是說 在甲看來 乙的運動狀態(tài)并沒有改變 但是乙確實受到向下的地球引力 根據(jù)牛頓定律 受到外力作用的物體 其運動狀態(tài)一定會改變 這不是有矛盾嗎 你是如何理解的 答案 不矛盾 牛頓力學(xué)規(guī)律只在慣性參考系中成立 提示 牛頓力學(xué)規(guī)律只在慣性參考系中成立 35 1 經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程 建立原因 三個階段 思想方法 2 經(jīng)典力學(xué)的偉大成就 理論體系 研究方法 分支發(fā)展 3 經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍 宏觀 低速 36 不是什么人都可以交往的 慎交朋友 笑看人生潮起潮落 守住自己的心 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全