第六節(jié)典型力學(xué)局限性課后認(rèn)真閱讀課本在相對(duì)論物理學(xué)的教科書中，普通描寫著一種使人難以能理解的故事，一對(duì)年輕的孿生兄弟，哥哥乘坐一艘靠近光速運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船，從地球出發(fā)，在太空遨游一圈之后返回地球，使人瞠目結(jié)舌的事發(fā)生了，他的弟弟早已是兩鬢斑白，滿臉皺紋的古稀老人，而他自己卻還是一種十七八歲的英俊少年。一、典型力學(xué)的合用范疇：宏觀、低速、弱引力二、典型力學(xué)局限性：1、不能解決高速運(yùn)動(dòng)問題（靠近光速）2、不合用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)構(gòu)造和能量不持續(xù)的現(xiàn)象三、從低速到高速閱讀課本“從低速到高速”部分，回答：1、在典型力學(xué)和狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量有何不同？2.狹義相對(duì)論中物體的質(zhì)量體現(xiàn)式是如何的？3..典型力學(xué)中和狹義相對(duì)論對(duì)位移和時(shí)間在不同的參考系中的測量有何不同的見解？什么是低速，什么是高速？普通所見的物體的運(yùn)動(dòng)皆為低速運(yùn)動(dòng)，如行駛的汽車，發(fā)射的導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星及宇宙飛船等．與光速相靠近的速度稱為高速，有些微觀粒子在一定條件下其速度能夠與光速相靠近。1、在典型力學(xué)和狹義相對(duì)論中，對(duì)物體質(zhì)量的認(rèn)識(shí)有何不同呢？在典型力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不變的，但愛因斯坦的狹義相對(duì)論指出，物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大2.狹義相對(duì)論中物體的質(zhì)量體現(xiàn)式是如何的？m0為靜止質(zhì)量，m是物體速度為v時(shí)的質(zhì)量，c是真空中的光速3.典型力學(xué)中和狹義相對(duì)論對(duì)位移和時(shí)間再不同的參考系中的測量有何不同的見解？在典型力學(xué)中位移和時(shí)間的測量再不同的參考系中是相似的，相對(duì)論認(rèn)為，同一過程的位移和時(shí)間的測量在不同的參考系中是不同的。一、典型時(shí)空觀（絕對(duì)時(shí)空觀）：（1）同時(shí)的絕對(duì)性（2）時(shí)間間隔的絕對(duì)性（3）空間距離的絕對(duì)性超新星暴發(fā)的持續(xù)時(shí)間：典型時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀實(shí)際：2年?。颗ｎD：25年。{時(shí)間、長度和質(zhì)量這三者都與參考系的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的典型力學(xué)中，空間間隔（長度）s、時(shí)間t和質(zhì)量m這三個(gè)物理量都與物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān).一根尺子靜止時(shí)這樣長，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)時(shí)還是這樣長；一分鐘不管處在靜止?fàn)顟B(tài)還是處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其快慢保持不變；一種物體靜止時(shí)的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量同樣.-----.這就是典型力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀.到了19世紀(jì)末，面對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，典型力學(xué)碰到了困難.在新事物面前，愛因斯坦打破了傳統(tǒng)的時(shí)空觀，于1905年發(fā)表了題為《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》的論文，提出了狹義相對(duì)性原理和光速不變?cè)?，?chuàng)立了狹義相對(duì)論.狹義相對(duì)論一深?yuàn)W難懂著稱，并且他的出現(xiàn)，使整個(gè)世界都處在震驚和爭論之中，二、相對(duì)論時(shí)空觀:長度、時(shí)間和質(zhì)量都是隨物體的運(yùn)動(dòng)速度而變化的（都與參考系的運(yùn)動(dòng)有關(guān)）。長度、時(shí)間和質(zhì)量隨速度的變化關(guān)系能夠用下列方程體現(xiàn)式：相對(duì)時(shí)間（鐘慢效應(yīng)）

v都是物體的運(yùn)動(dòng)速度，c是真空中的光速，t和t0分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中測得的時(shí)間相對(duì)長度（尺縮效應(yīng)）

v都是物體的運(yùn)動(dòng)速度，c是真空中的光速，L0和L分別為在相對(duì)靜止和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中沿速度方向測得的物體的長度；當(dāng)宏觀物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)不大于光速時(shí)（v<<c），則上面的某些成果就變?yōu)長≈L0，t≈t0，m≈m0，因而對(duì)于宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體，使用牛頓定律來解決問題，還是足夠精確的.繼狹義相對(duì)論之后，1915年愛因斯坦又建立了廣義相對(duì)論，指出空間——時(shí)間不可能離開物質(zhì)而獨(dú)立存在，空間的構(gòu)造和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布，使人類對(duì)于時(shí)間、空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)大大深化了.“狹義相對(duì)論”和“廣義相對(duì)論”統(tǒng)稱為相對(duì)論.時(shí)至今天，相對(duì)論的全部結(jié)論和預(yù)言都被大量的事實(shí)和觀察所證明，并且在微觀粒子和宇宙的構(gòu)造和演化等許多方面發(fā)揮著重要作用，以普遍被人們接受。有關(guān)相對(duì)論的知識(shí)我們會(huì)在后來的學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)到.四、從宏觀到微觀閱讀課文并思考：相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，與否表達(dá)典型力學(xué)失去了意義?相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，闡明人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)更加廣泛和進(jìn)一步，而不表達(dá)典型力學(xué)失去了意義．它只是使人們認(rèn)識(shí)到典型力學(xué)有它的合用范疇：只合用于低速運(yùn)動(dòng)，不合用于高速運(yùn)動(dòng)，只合用于宏觀世界，不合用于微觀世界。五、從弱引力到強(qiáng)引力閱讀課文并思考：1、典型力學(xué)與行星軌道的矛盾是什么？2、歸納萬有引力定律與愛因斯坦引力理論的重要差別，3、典型力學(xué)和相對(duì)論量子力學(xué)的關(guān)系如何？1、典型力學(xué)與行星軌道的矛盾是什么？牛頓的萬有引力定律推算，行星的運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)是某些橢圓或圓，行星沿著這些橢圓或圓做周期性運(yùn)動(dòng)，與實(shí)際觀察成果不符，行星的軌道并不是嚴(yán)格閉合的，它們的近日點(diǎn)在不停旋進(jìn)．2、歸納萬有引力定律與愛因斯坦引力理論的重要差別：

1）牛頓的萬有引力定律認(rèn)為：物體的半徑減小，其表面的萬有引力與半徑的二次方成反比的增大，對(duì)于半徑靠近于零的物體。其表面上的萬有引力靠近于無窮大。2）愛因斯坦理論認(rèn)為：物體的半徑減小時(shí)，其表面的萬有引力比二次方成反比規(guī)律增大得多，引力趨于無窮大，發(fā)生在靠近一種“引力半徑”的時(shí)候。何為天體的引力半徑?假定一種球形天體的質(zhì)量不變，并通過壓縮減小它的半徑，天體表面上的引力將會(huì)增加，當(dāng)引力趨于無窮大時(shí)，被壓縮天體半徑靠近的值——“引力半徑”．只要天體的實(shí)際半徑遠(yuǎn)不不大于它們的引力半徑，那么愛因斯坦和牛頓的理論計(jì)算出的力的差別并不很大．但當(dāng)天體的實(shí)際半徑靠近引力半徑時(shí)，這種差別將急劇增大．這就是說，在強(qiáng)引力的狀況，牛頓的萬有引力理論將不再合用．3、典型力學(xué)和相對(duì)論量子力學(xué)的關(guān)系如何？歷史上的科學(xué)成就不會(huì)被新的科學(xué)成就所否認(rèn)，而是作為某些條件下的局部情形，被涉及在新的科學(xué)成就之中．如：當(dāng)物體的速度遠(yuǎn)不大于光速c(3X108m／s)時(shí)，相對(duì)論與典型理論的結(jié)論沒有區(qū)別；當(dāng)另一種重要常數(shù)即“普朗克常數(shù)”h(6．63X10-34J·s)能夠無視不計(jì)時(shí)．量子力學(xué)和典型力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別．相對(duì)論和量子力學(xué)都沒有否認(rèn)過去的科學(xué)。檢測題有關(guān)科學(xué)家和涉及的事實(shí)，對(duì)的的說法是A．哥白尼創(chuàng)立了日心說B．伽利略發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律C.惠更斯解決了彈性碰撞問題D．愛因斯坦提出了量子論(AC)檢測題一列火車以速度v相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)．如果地面上的人測得，某光源發(fā)出的閃光同時(shí)達(dá)成車廂的前壁和后壁，下列說法中對(duì)的的是A．火車上的人測得，閃光先達(dá)成前壁B．火車上的人測得，閃光先達(dá)成后壁C．火車上的人測得，閃光同時(shí)達(dá)成車廂的前壁和后壁D．條件局限性，無法擬定(A)檢測題有三個(gè)完全相似的時(shí)鐘，時(shí)鐘A放在地面上，時(shí)鐘B、C分別放在兩個(gè)火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飛行，vB＜vC．對(duì)于地面上的觀察者來說，則下列說法中對(duì)的的是A．時(shí)鐘A走得最慢B．時(shí)鐘B走得最慢C．時(shí)鐘C走得最慢D．時(shí)鐘C走得最快(C)檢測題如果有一支靜止時(shí)長30m的火箭，以光速的二分之一的速度從觀察者的身邊擦過，下列說法中對(duì)的的是A．地面上的觀察者測得的火箭長為30mB．地面上的觀察者測得的火箭長不大于30mC．地面上的觀察者測得的火箭長不不大于30mD．火箭上的觀察者測得的火箭長為30m(BD)檢測題有關(guān)物體的質(zhì)量與速度的關(guān)系的說法,對(duì)的的是A．物體的質(zhì)量與物體的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)B．物體的質(zhì)量隨物體的運(yùn)動(dòng)速度增大而增大C．物體的質(zhì)量隨物體的運(yùn)動(dòng)速度增大而減少D．當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度靠近光速時(shí)，質(zhì)量趨于零(B)按照狹義相對(duì)論，不僅“同時(shí)”是相對(duì)的，有時(shí)候，甚至事情的先后也都是相對(duì)的。舉一種例子，一節(jié)長為10米的列車，A在車后部，B在車前部。當(dāng)列車以0.6c的高速度通過一種站臺(tái)的時(shí)候,忽然站臺(tái)上的人看到A先向B開槍,過了12.5毫微秒,B又向A發(fā)射。因而站臺(tái)上的人作證：這場槍戰(zhàn)是由A挑起的。但是，車上的乘客卻