1第五章第五章 经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性第一节第一节 经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性23重重重重 大大大大 成成成成 就就就就时时时时 间间间间阿基米德发现浮力定律阿基米德发现浮力定律公元前三世纪公元前三世纪开普勒发现行星运动定律开普勒发现行星运动定律1609，1619伽利略阐明了运动的相对性原理伽利略阐明了运动的相对性原理1632伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理1638帕斯卡发现帕斯卡原理帕斯卡发现帕斯卡原理1653马德堡半球实验、验证大气压力马德堡半球实验、验证大气压力1663发现胡克定律发现胡克定律弹簧弹力和形变的关系弹簧弹力和形变的关系1678牛顿发表牛顿发表自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理，阐明了，阐明了运动定律和万有引力定律运动定律和万有引力定律1687 收集整理经典力学发展过程中重大成就事件，并按时间顺序收集整理经典力学发展过程中重大成就事件，并按时间顺序收集整理经典力学发展过程中重大成就事件，并按时间顺序收集整理经典力学发展过程中重大成就事件，并按时间顺序由远及近排列，你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？由远及近排列，你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？由远及近排列，你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？由远及近排列，你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？这说明了什么？这说明了什么？这说明了什么？这说明了什么？一一一一. .经典力学的发展历程经典力学的发展历程经典力学的发展历程经典力学的发展历程4亚里士多德亚里士多德亚里士多德亚里士多德伽利略伽利略伽利略伽利略笛卡儿笛卡儿笛卡儿笛卡儿惠更斯惠更斯惠更斯惠更斯牛顿牛顿牛顿牛顿国别国别生活年生活年代代古希腊，约公古希腊，约公元前元前384公公元前元前322年年意大利，意大利，15641642年年法国，法国，15961650年年荷兰，荷兰，16291695年年英国，英国， 16421727年年主要的主要的科学研科学研究方法究方法观察、思维、观察、思维、推理推理观察实验、假观察实验、假设、数学推理设、数学推理三者相结合三者相结合实验观察、实验观察、数学推理数学推理实验、数实验、数学推理学推理归纳与演归纳与演绎、综合绎、综合与分析、与分析、实验观察实验观察等等力学方力学方面的主面的主要成就要成就两个反面的结两个反面的结论：论：力是维持物力是维持物体运动的原因。体运动的原因。重的物体比重的物体比轻的物体下落轻的物体下落得快。得快。自由落体自由落体运动规律运动规律力学相对性力学相对性原理原理惯性定律惯性定律制成了制成了世界上第世界上第一架计时一架计时摆钟。摆钟。测量出测量出重力加速重力加速度的值。度的值。三大运三大运动定律、动定律、万有引万有引力定律。力定律。请分析比较下列科学家对经典力学的贡献请分析比较下列科学家对经典力学的贡献请分析比较下列科学家对经典力学的贡献请分析比较下列科学家对经典力学的贡献5经典力学发展的三个阶段经典力学发展的三个阶段经典力学发展的三个阶段经典力学发展的三个阶段第一阶段：第一阶段：第一阶段：第一阶段： 伽伽利利略略、牛牛顿顿时时代代之之前前。人人们们对对力力学学现现象象的的研研究究大大多多直直接接反反映映在在技技术术之之中中或或完完全全融融合合在在哲哲学学之之内内，物物理理学学就就整整体体而而言言还还没没有有成成为为独独立立的的科科学学。这这个个阶阶段段对对力力学学作作出出突突出出贡贡献献的的是是阿阿基基米德。米德。第二阶段：第二阶段：第二阶段：第二阶段： 从从伽伽利利略略到到牛牛顿顿。是是经经典典力力学学从从基基本本要要领领、基基本本定定律律到到建建成成理理论论体体系系的的阶阶段段，在在这这一一阶阶段段有有一一系系列列的的科科学学家家为为经经典典力力学学打下重要基础。打下重要基础。第三阶段：第三阶段：第三阶段：第三阶段： 牛牛顿顿之之后后。经经典典力力学学又又有有新新的的发发展展，这这一一阶阶段段主主要要是是后后人人对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。6二二二二. .经典力学的伟大成就经典力学的伟大成就经典力学的伟大成就经典力学的伟大成就把把人人类类对对整整个个自自然然界界的的认认识识推推进进到到一一个个新新水水平平，牛牛顿顿从从力力学上证明了自然界的统一；学上证明了自然界的统一；经经典典力力学学的的建建立立首首次次明明确确了了一一切切自自然然科科学学理理论论应应有有的的基基本本特特征征，这这标标志志着着近近代代理理论论自自然然科科学学的的诞诞生生，也也成成为为其其他他各各门自然科学的典范；门自然科学的典范；经经典典力力学学的的建建立立对对自自然然科科学学和和科科技技的的发发展展、社社会会的的进进步步具具有深远影响：有深远影响：经典力学形成的科学研究方法的推广应用；经典力学形成的科学研究方法的推广应用；经经典典力力学学与与其其他他基基础础科科学学相相结结合合产产生生了了许许多多交交叉叉学学科科，促促进了自然科学的进一步发展；进了自然科学的进一步发展；经经典典力力学学在在科科学学技技术术上上有有广广泛泛的的应应用用，促促进进了了社社会会文文明明的的发展。发展。7三三三三. .经典力学的局限性和适用范围经典力学的局限性和适用范围经典力学的局限性和适用范围经典力学的局限性和适用范围经典力学只适用于处理物体的低速运动经典力学只适用于处理物体的低速运动经典力学只适用于处理物体的低速运动经典力学只适用于处理物体的低速运动（v v c c）经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象经典力学规律只在惯性参考系中成立经典力学规律只在惯性参考系中成立经典力学规律只在惯性参考系中成立经典力学规律只在惯性参考系中成立经典力学规律只能用于宏观、低速经典力学规律只能用于宏观、低速经典力学规律只能用于宏观、低速经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相比与光速相比）的情形，的情形，的情形，的情形，且只在惯性参考系中成立。且只在惯性参考系中成立。且只在惯性参考系中成立。且只在惯性参考系中成立。牛顿运动定律与参考系牛顿运动定律与参考系经典力学与与运动速度经典力学与与运动速度惯性参考系：惯性参考系：惯性参考系：惯性参考系：凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系。所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系。8【例题例题例题例题】牛顿定律能适用于下列哪些情况？牛顿定律能适用于下列哪些情况？ A.研究原子中电子的运动研究原子中电子的运动 B.研究研究“神州神州”五号的高速发射五号的高速发射 C.研究地球绕太阳的运动研究地球绕太阳的运动 D.研究飞机从深圳飞往北京的航线研究飞机从深圳飞往北京的航线【答案答案答案答案】BCDBCD【提示提示提示提示】经典力学只适用于处理经典力学只适用于处理经典力学只适用于处理经典力学只适用于处理宏观宏观宏观宏观物体的物体的物体的物体的低速运动低速运动低速运动低速运动。第一节第一节第一节第一节 经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性9【例例例例题题题题】两两台台升升降降机机甲甲、乙乙同同时时自自由由下下落落甲甲上上的的人人看看到到乙乙是是静静止止的的，也也就就是是说说，在在甲甲看看来来，乙乙的的运运动动状状态态并并没没有有改改变变，但但是是乙乙确确实实受受到到向向下下的的地地球球引引力力。根根据据牛牛顿顿定定律律，受受到到外外力力作作用用的的物物体体，其其运运动动状状态态一一定定会会改改变变，这这不不是是有有矛矛盾盾吗吗？你你是如何理解的？是如何理解的？【提示提示提示提示】牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。【答案答案答案答案】不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。第一节第一节第一节第一节 经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性经典力学的成就与局限性