經(jīng)典力學(xué)的局限性知識點

　　1.從低速到高速

　　經(jīng)典力學(xué)是從日常生活中的機(jī)械運動中總結(jié)出來的規(guī)律，日常生活中的物體運動速度都為低速運動，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速，如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星及宇宙飛船等，因此經(jīng)典力學(xué)完全適用。有些微觀粒子在一定的條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速。高速運動的物體，經(jīng)典力學(xué)就不再適用了，20世紀(jì)初，著名物理學(xué)家愛因斯坦建立了狹義相對論，狹義相對論闡述了物體在以接近光速運動時所遵從的規(guī)律。

　　(1) 物體的質(zhì)量與運動速度有關(guān)

　　在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨運動狀態(tài)改變的。按照20世紀(jì)初著名物理學(xué)家愛因斯坦建立的狹義相對論，質(zhì)量要隨物體運動速度的增大而增大。物體的質(zhì)量與運動速度的關(guān)系是式中m0是物體靜止時的質(zhì)量，m是物體速度為v時的質(zhì)量，c是真空中的光速。

　　可見，當(dāng)v<

　　(2) 經(jīng)典力學(xué)中速度疊加原理不再成立

　　設(shè)河流中的水相對于河岸的速度為 ，船相對于水的速度為 ，則在經(jīng)典力學(xué)中，船相對于岸的速度為 (矢量和)，

　　這似乎是天經(jīng)地義的。但是，這個關(guān)系式涉及兩個不同的慣性參考系，而速度總是與位移(空間長度)及時間間隔的測量相聯(lián)系。本節(jié)教材在“科學(xué)漫步”欄目《時間和空間是什么》一文中提到了牛頓和愛因斯坦的兩種不同的時空觀。

　　牛頓認(rèn)為：空間是獨立于物體及其運動而存在的，時間也是獨立于物體及其運動而存在的，這是一種經(jīng)典時空觀。在牛頓看來，位移和時間的測量與參考系無關(guān)，正是在這種時空的觀念下，上式才成立.

　　愛因斯坦則認(rèn)為：在研究物體的高速運動(速度接近真空中的光速)時，物體的長度即物體占有的空間，以及物理過程、化學(xué)過程，甚至還有生命過程的持續(xù)時間，都與它們的運動狀態(tài)有關(guān)，空間與時間與物體及其運動有密切的關(guān)系，不能獨立存在。這是一種嶄新的時空觀，并且還在進(jìn)一步研究。相對論認(rèn)為，同一過程的位移和時間的測量在不同的參考系中是不同的，因而上式不能成立，經(jīng)典力學(xué)也就不再適用了.

　　2.從宏觀到微觀

　　經(jīng)典力學(xué)是從日常生活中的機(jī)械運動中總結(jié)出來的規(guī)律，因此所觀察到的物體都是宏觀的。19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，人們相繼發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，超出宏觀的日常生活經(jīng)驗的領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性，而且具有波動性，它們的運動規(guī)律不能用經(jīng)典力學(xué)描述。20世紀(jì)20年代，建立了量子力學(xué)，它能夠正確地描述微觀粒子運動的規(guī)律性，并在現(xiàn)代科技中發(fā)揮了重要作用.相對論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，使人們認(rèn)識到經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動;只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。

　　3.從弱引力到強(qiáng)引力

　　萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)解釋天體運動的規(guī)律，并預(yù)言和發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星，首次把天上的星體運動規(guī)律與地面物體的運動規(guī)律統(tǒng)一起來.把經(jīng)典力學(xué)推上了當(dāng)時科學(xué)的巔峰。

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