經(jīng)典力學(xué)的局限性知識點(diǎn)

　　1.從低速到高速

　　經(jīng)典力學(xué)是從日常生活中的機械運動(dòng)中總結出來(lái)的規律，日常生活中的物體運動(dòng)速度都為低速運動(dòng)，其速度遠遠小于光速，如行駛的汽車(chē)、發(fā)射的導彈、人造衛星及宇宙飛船等，因此經(jīng)典力學(xué)完全適用。有些微觀(guān)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(chēng)為高速。高速運動(dòng)的物體，經(jīng)典力學(xué)就不再適用了，20世紀初，著(zhù)名物理學(xué)家愛(ài)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(dòng)時(shí)所遵從的規律。

　　(1) 物體的質(zhì)量與運動(dòng)速度有關(guān)

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

　　可見(jiàn)，當v<

　　(2) 經(jīng)典力學(xué)中速度疊加原理不再成立

　　設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(gè)關(guān)系式涉及兩個(gè)不同的慣性參考系，而速度總是與位移(空間長(cháng)度)及時(shí)間間隔的測量相聯(lián)系。本節教材在“科學(xué)漫步”欄目《時(shí)間和空間是什么》一文中提到了牛頓和愛(ài)因斯坦的兩種不同的時(shí)空觀(guān)。

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

　　愛(ài)因斯坦則認為：在研究物體的高速運動(dòng)(速度接近真空中的光速)時(shí)，物體的長(cháng)度即物體占有的空間，以及物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程，甚至還有生命過(guò)程的持續時(shí)間，都與它們的運動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，空間與時(shí)間與物體及其運動(dòng)有密切的關(guān)系，不能獨立存在。這是一種嶄新的時(shí)空觀(guān)，并且還在進(jìn)一步研究。相對論認為，同一過(guò)程的位移和時(shí)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(guān)到微觀(guān)

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

　　3.從弱引力到強引力

　　萬(wàn)有引力定律的發(fā)現解釋天體運動(dòng)的規律，并預言和發(fā)現了海王星和冥王星，首次把天上的星體運動(dòng)規律與地面物體的運動(dòng)規律統一起來(lái).把經(jīng)典力學(xué)推上了當時(shí)科學(xué)的巔峰。

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