經(jīng)典力學的局限性 省賽獲獎

第六章萬有引力與航天第6節(jié)、經(jīng)典力學的局限性德清高中施美章經(jīng)典力學：以牛頓的三大運動定律和萬有引力定律為核心的力學理論體系1、從低速到高速（閱讀）行駛的汽車，發(fā)射的導彈、人造衛(wèi)星及宇宙飛船都是低速的（1）何為低速？何為高速？有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速．（2）速度有無極限?能否超過光速？質(zhì)速關(guān)系是：在經(jīng)典力學中，物體的質(zhì)量是不變的，但愛因斯坦的狹義相對論指出，物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大物體運動時的質(zhì)量與靜止質(zhì)量的關(guān)系(1)v＝0.8c時,物體質(zhì)量增大到靜止質(zhì)量的1.7倍

(2)地球以v＝30km／s的速度繞太陽公轉(zhuǎn)時，它的質(zhì)量增大十分微小，可以忽略不計．1905年，出生于德國的美籍物理學家阿爾伯特·愛因斯坦（1879──1955）發(fā)表了狹義相對論。這個理論指出在宇宙中唯一不變的是光線在真空中的速度，其它任何事物──速度、長度、質(zhì)量和經(jīng)過的時間，都隨觀察者的參考系（特定觀察）而變化。相對時間

狹義相對論認為時間不是絕對的即不是固定不變的。愛因斯坦指出，隨著物體（觀察者所見到的）線性運動速度的加快，時間會變慢。使用同步原子鐘已證實了這個結(jié)論的正確性，將一個鐘表留在地面上，而攜帶另一個以很快速度移動（如在噴氣式飛機上），隨后進行比較，靜止的鐘表總比另一個稍微快一點。

相對長度

愛爾蘭物理學家喬治·佛茲杰拉德（1851──1901）提出，物質(zhì)會在運動的方向上收縮（長度縮短），這意味著根據(jù)一個靜止觀察者的觀點，一枚以接近光速運行的火箭所表現(xiàn)出的長度會比它靜止時更短，盡管乘坐火箭的人看來并沒有什么兩樣。愛因斯坦指出，任何物體以光速運動時，其長度將會縮短為零。2、時間和空間時間和空間是否是絕對一成不變的？3、微觀粒子的行為與宏觀物體是否遵循相同的規(guī)律?量子力學適用于微觀粒子的運動4.何為弱引力？何為強引力？一般天體間的萬有引力屬于弱引力

愛因斯坦引力理論（廣義相對論）表明，當天體半徑減小到一定程度時(太陽的引力半徑為3km，地球的引力半徑為1m)，天體間的引力就趨于無窮大只要天體的實際半徑遠大于它們的引力半徑，那么愛因斯坦和牛頓的理論計算出的力的差異并不很大．但當天體的實際半徑接近引力半徑時，這種差異將急劇增大．這就是說，在強引力的情況下，牛頓的萬有引力理論將不再適用．

5、牛頓建立的經(jīng)典力學已相當完善，愛因斯坦為什么還要提出相對論。相對論是否全盤否定了牛頓的經(jīng)典力學理論?當物體的速度遠小于光速c時，相對論與經(jīng)典理論的結(jié)論沒有區(qū)別；當另一個重要常數(shù)即“普朗克常數(shù)”（h=6．63×10-34J?s)可以忽略不計時．量子力學和經(jīng)典力學的結(jié)論沒有區(qū)別．相對論和量子力學都沒有否定過去的科學，而只認為過去的科學是自己在一定條件下的特殊情形6.以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學的適用范圍是什么?①經(jīng)典力學只適用于解決低速運動問題，不能用來處理高速運動問題②經(jīng)典力學只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子③經(jīng)