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高中物理沪科技版（2020）必修第二册第一节 牛顿力学的局限性精品课件ppt
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这是一份高中物理沪科技版（2020）必修第二册第一节 牛顿力学的局限性精品课件ppt，共26页。PPT课件主要包含了牛顿力学有局限性，思想实验，牛顿力学的局限性，牛顿力学无法解释，量子力学，中国的激光导星技术，可以解释的天文现象，无法解释的天文现象，更全面更准确更深入，新理论的建立帮助我们等内容，欢迎下载使用。
《自然哲学的数学原理》
“如果我所见到的比笛卡尔要远些，是因为我站在巨人的肩上。” ——牛顿
自然界中任何两个物体都相互吸引，相互间引力的大小与物体质量的乘积成正比，与他们之间距离的二次方成反比。
牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有作用力迫使它改变这种状态。牛顿第二定律：物体加速度的大小与物体受到的作用力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。牛顿第三定律：物体之间的一对作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
进入20世纪后，人们发现了很多牛顿力学无法解释的现象：比如水星进动、黑体辐射、光电效应、光速不变等。
牛顿力学的局限性：低速到高速
理论根据牛顿第二定律：在恒力作用下，物体的加速度恒定，速度随时间满足公式：v=at，只要时间 t 足够长，速度可以无限增大甚至超过光速。
实际目前已知的最大速度是光速。光速是速度的极限。
思想实验：“追光实验”例题：牛顿力学下质子的速度
违反了麦克斯韦电磁理论
实验上从未发现过超光速的粒子
爱因斯坦的“追光实验”
爱因斯坦推断：如果能追上光，就意味着空间中的光像冻结了一样，是停滞不前、静止的光。违反了麦克斯韦的电磁理论（由麦克斯韦方程组，可以得到电磁波的波动方程，由波动方程解出，真空中的光速是一个常数）。
16岁的爱因斯坦，开始思考：如果以光速追赶一束光，会有什么结果？
牛顿力学的局限性：速度的要求
适用情况： 低速 V 远小于 C不适用的情况：高速 V 接近 C
狭义相对论：运动的空间和时间会随着速度而变化
高速领域：牛顿力学不适用
例题2：判断下列运动牛顿力学是否适用？
A：自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B：导弹、人造卫星、宇宙飞船的发射C：以接近光速飞行的电子的运动D：地球以约30km/s的平均速率绕太阳高速旋转
适用范围：低速（远小于光速）
不适用范围：高速（接近光速）
牛顿力学的局限性：宏观到微观
1911年，卢瑟福提出原子的核式结构模型
微观粒子既具有粒子性，又具有波动性！
微观领域：牛顿力学不适用
阅读：激光导星是通过向天空投射激光，产生人造导星，来纠正天 文观测中由大气扰动造成的光学扭曲的一种自适应光学技术。
在天文观测中，发射具有特定精细谱线结构的589 nm激光，激发距地面80 km~110 km的高空钠层原子，产生共振荧光的后向散射回光作为导引星，可为地面自适应光学系统提供较为理想的大气波前畸变信息，有利于提高大口径望远镜的深空观测能力。
来源：陈天江《中国激光》研究所：中物院应用电子学研究所、 中科院光电技术研究所的项目团队“十一五”期间：探测到钠导星定性回光图像“十二五”期间：长脉冲钠导星回光特性实验，研制出当时世界上最高输出功率的81W钠导星激光器。“十三五”期间：多泵浦参数激励的导星技术验证
适用范围：低速（远小于光速）、宏观
不适用范围：高速（接近光速）、微观
牛顿力学的局限性：弱引力场到强引力场
牛顿建立经典力学，统一了地面、天上的物体运动规律，从此科学家能够精确地预言各大行星、卫星和彗星的行为，比如海王星就被称作笔尖上发现的行星，因为最初天文学家是通过天王星的引力摄动现象，预言了海王星的存在，然后推测出海王星的轨道并找到了海王星。
光经过太阳偏折1.75’’
牛顿力学可以解释“弱引力场”下的现象
牛顿力学不可以解释“强引力场”下的现象
如何判断：引力场强弱？
比值越大——引力场越强
比值越小——引力场越弱
小知识：地球：10-9 太阳10-6 中子星 10-1 黑洞接近 1
适用范围：低速（远小于光速）、宏观、弱引力场
不适用范围：高速（接近光速）、微观、强引力场
阅读书本,回答下列问题：1、牛顿力学存在局限性，是不是意味着牛顿力学失去了存在的意义？ 任何理论都有一定的适用范围和条件，牛顿力学也不例外，在宏观、低速、弱作用时仍很精确。2、相对论和量子力学可以解决牛顿力学在高速、微观、强引力场下的情况，那么是否它们就是一个普遍规律，适用于所有未知领域呢？ 新的理论也同样有一定的适用范围和条件，超过这个范围就不一定适用。3、人类是如何一步步对自然界进行科学探索的？人类的探索会有止境吗？ 人类对自然界的探索是不断深入的，从简单到复杂、从特殊到一般、从零散到整体、从表象到本质，对科学的探索是永无止境的。
牛顿力学的局限性有何启示？
例题4、美国科学家于2016年2月11日宣布，他们探测到引力波的存在。引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”。相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性。关于牛顿力学，下列说法中正确的是（ ）A.牛顿力学适用于宏观低速运动B.牛顿力学取得了巨大成就，是普遍适用的C.随着物理学的发展，牛顿力学将逐渐成为过时的理论D.由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值
《自然哲学的数学原理》
“如果我所见到的比笛卡尔要远些，是因为我站在巨人的肩上。” ——牛顿
自然界中任何两个物体都相互吸引，相互间引力的大小与物体质量的乘积成正比，与他们之间距离的二次方成反比。
牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有作用力迫使它改变这种状态。牛顿第二定律：物体加速度的大小与物体受到的作用力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。牛顿第三定律：物体之间的一对作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
进入20世纪后，人们发现了很多牛顿力学无法解释的现象：比如水星进动、黑体辐射、光电效应、光速不变等。
牛顿力学的局限性：低速到高速
理论根据牛顿第二定律：在恒力作用下，物体的加速度恒定，速度随时间满足公式：v=at，只要时间 t 足够长，速度可以无限增大甚至超过光速。
实际目前已知的最大速度是光速。光速是速度的极限。
思想实验：“追光实验”例题：牛顿力学下质子的速度
违反了麦克斯韦电磁理论
实验上从未发现过超光速的粒子
爱因斯坦的“追光实验”
爱因斯坦推断：如果能追上光，就意味着空间中的光像冻结了一样，是停滞不前、静止的光。违反了麦克斯韦的电磁理论（由麦克斯韦方程组，可以得到电磁波的波动方程，由波动方程解出，真空中的光速是一个常数）。
16岁的爱因斯坦，开始思考：如果以光速追赶一束光，会有什么结果？
牛顿力学的局限性：速度的要求
适用情况： 低速 V 远小于 C不适用的情况：高速 V 接近 C
狭义相对论：运动的空间和时间会随着速度而变化
高速领域：牛顿力学不适用
例题2：判断下列运动牛顿力学是否适用？
A：自行车、汽车、火车、飞机等交通工具的运动B：导弹、人造卫星、宇宙飞船的发射C：以接近光速飞行的电子的运动D：地球以约30km/s的平均速率绕太阳高速旋转
适用范围：低速（远小于光速）
不适用范围：高速（接近光速）
牛顿力学的局限性：宏观到微观
1911年，卢瑟福提出原子的核式结构模型
微观粒子既具有粒子性，又具有波动性！
微观领域：牛顿力学不适用
阅读：激光导星是通过向天空投射激光，产生人造导星，来纠正天 文观测中由大气扰动造成的光学扭曲的一种自适应光学技术。
在天文观测中，发射具有特定精细谱线结构的589 nm激光，激发距地面80 km~110 km的高空钠层原子，产生共振荧光的后向散射回光作为导引星，可为地面自适应光学系统提供较为理想的大气波前畸变信息，有利于提高大口径望远镜的深空观测能力。
来源：陈天江《中国激光》研究所：中物院应用电子学研究所、 中科院光电技术研究所的项目团队“十一五”期间：探测到钠导星定性回光图像“十二五”期间：长脉冲钠导星回光特性实验，研制出当时世界上最高输出功率的81W钠导星激光器。“十三五”期间：多泵浦参数激励的导星技术验证
适用范围：低速（远小于光速）、宏观
不适用范围：高速（接近光速）、微观
牛顿力学的局限性：弱引力场到强引力场
牛顿建立经典力学，统一了地面、天上的物体运动规律，从此科学家能够精确地预言各大行星、卫星和彗星的行为，比如海王星就被称作笔尖上发现的行星，因为最初天文学家是通过天王星的引力摄动现象，预言了海王星的存在，然后推测出海王星的轨道并找到了海王星。
光经过太阳偏折1.75’’
牛顿力学可以解释“弱引力场”下的现象
牛顿力学不可以解释“强引力场”下的现象
如何判断：引力场强弱？
比值越大——引力场越强
比值越小——引力场越弱
小知识：地球：10-9 太阳10-6 中子星 10-1 黑洞接近 1
适用范围：低速（远小于光速）、宏观、弱引力场
不适用范围：高速（接近光速）、微观、强引力场
阅读书本,回答下列问题：1、牛顿力学存在局限性，是不是意味着牛顿力学失去了存在的意义？ 任何理论都有一定的适用范围和条件，牛顿力学也不例外，在宏观、低速、弱作用时仍很精确。2、相对论和量子力学可以解决牛顿力学在高速、微观、强引力场下的情况，那么是否它们就是一个普遍规律，适用于所有未知领域呢？ 新的理论也同样有一定的适用范围和条件，超过这个范围就不一定适用。3、人类是如何一步步对自然界进行科学探索的？人类的探索会有止境吗？ 人类对自然界的探索是不断深入的，从简单到复杂、从特殊到一般、从零散到整体、从表象到本质，对科学的探索是永无止境的。
牛顿力学的局限性有何启示？
例题4、美国科学家于2016年2月11日宣布，他们探测到引力波的存在。引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”。相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性。关于牛顿力学，下列说法中正确的是（ ）A.牛顿力学适用于宏观低速运动B.牛顿力学取得了巨大成就，是普遍适用的C.随着物理学的发展，牛顿力学将逐渐成为过时的理论D.由于相对论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值
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