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1、1,第一节 经典力学的成就与局限性,日心说,落体定律,惯性定律,解决完全弹性碰撞,开普勒三大定律,牛顿定律万有引力定律,2,1、经典时空观,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。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。,3,1、经典时空观,（1）绝对时间，是永远均匀地流逝，与任何外界无关；（2）绝对空间，与任何外界事物无关，它从不运动，并且永远不变。三条推论： 同时的绝对性； 时间间隔的绝对性； 空间间隔的绝对性。绝对时空观还认为物体的质量也是恒定不变的，与观察者的运动无关。,4,1、经典时空观, 同时是绝对
2、的：一节车厢中间顶部O挂着一盏灯，前后门都有自动装置，使车门一接到光信号便自动打开，车厢中部站观察者小明，站台中间站着小芳。,火车静止时，车上的小明和站台上的小芳都观察到前后两个车门同时打开。,5,1、经典时空观,（1）绝对时间，是永远均匀地流逝，与任何外界无关；（2）绝对空间，与任何外界事物无关，它从不运动，并且永远不变。三条推论： 同时的绝对性； 时间间隔的绝对性； 空间间隔的绝对性。绝对时空观还认为物体的质量也是恒定不变的，与观察者的运动无关。,6,相对论,早上6：20，你躺在床上，“闭上眼睛5分钟”，睁开眼睛就已经是7：00晚上20:25，你坐在教室，“闭上眼睛5分钟”，睁开眼睛却是2
3、0:26.,7,2、狭义相对论的基本公设,为解决矛盾，爱因斯坦于1905年提出狭义相对论，其前提是两条基本假设：（1）相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。（2）光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都相同。,8,3、相对论的时空观, 同时是相对的：在一个惯性参考系中观察到是同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察很可能是不同时的。,火车运动时，车上的小明观察到：两个车门同时打开。,9,3、相对论的时空观, 同时是相对的：在一个参考系中观察到是同时发生的两个事件，在另一个参考系中观察很可能是不同时的。,火车运动时，站台上的小芳观察到：后门先开，前门后开。,同时
4、的相对性是针对发生在不同地点的事件而言的,10,10,同时性具有相对性,11,3、相对论的时空观, 运动的物体变短：一个物体相对于观察者静止时，长度测量值最大；运动时，在运动方向上观察的长度缩短，速度越快，缩得越短。,12,12,牛顿的时间 独立于意识之外爱因斯坦的时间: 人们在时钟上测到的物理量,13,3、相对论的时空观, 运动的时钟变慢：时钟相对于观察者静止时，走得快；相对于观察者运动时，观察者看到它变慢了。运动速度越大，效果越明显。,14,3、相对论的时空观, 运动的物体质量变大：当速度接近光速时，质量趋于无穷大。如果物体的运动速度比光速小得多时，物体运动时的质量与物体静止时的质量相等。
5、,特 别 提 醒 相对论把原来认为毫无联系的时间、空间和物质运动密切联系起来，揭示了它们之间的依赖关系。是时空观发展史上的一次大变革。 相对论并没有完全否认经典力学，经典力学是相对论在物质运动速度远小于光速时的近似结果。,15,15,二相对论产生的历史背景,世界著名的英国物理学家开尔文在刚跨入20 世纪的“元旦祝辞”说，“在已经建成的科学大厦中，后辈物理学家只能做一些零碎的修补工作了” ，但是他敏锐地注意到，在物理学晴朗的天空里，还有两朵小小的令人不安的乌云.,16,一切物体中的原子和分子都要受热激发而发射各种波长的电磁波，其辐射的功率和波长取决于物体的温度，称为热辐射,15-1 黑体辐射 普
6、朗克能量子假设,一 热辐射,17,1. 绝对黑体,模型：空腔小孔,物体发射能量的同时，又吸收其它物体的辐射能。,发射 = 吸收时，物体温度不变 热平衡,（动态平衡）,能全部吸收入射辐射能的物体,18,能量连续的观点无法解释实验得来的曲线,普朗克公式: 用能量不是连续的观点成功解释了实验得出来的曲线,19,1普朗克的能量子假说,能量子假说：物质辐射(或吸收) 能量时，能量值不是连续的，而是一份一份地进行的，每一份就是一个最小的能量单位,称为“能量子”,这个最小能量E跟辐射的频率v成正比，即E=hv,其中h=6.6310-34J s，称为普朗克常量。,20,爱因斯坦,在光的发射和吸收过程中,能量是
7、不连续的; 也是由一个个能量子组成.这些能量子叫光量子,也叫”光子”光子的能量也是hv.,光子说成功地解释了经典物理所遭遇的另一难题-光电效应.,21,2、光电效应现象, 光电效应现象。 经典物理学(光的波动说)无法对现象进行圆满解释。 爱因斯坦的光子说能圆满解释。,22,3、光的波粒二象性,少量光子的行为表现出光的粒子性；明暗相间的条纹显示光具有波动性。,23,托马斯-杨,光电效应-光是粒子,光的干涉实验-光是波,爱因斯坦说:光具有波粒二象性.光既是波也是粒子.在宏观上,大量光子传播往往表现为波动性,在微观上,个别光子在与其他物质发生作用时往往表现为粒子性.,24,4、原子光谱的不连续性,原子只能处于一系列不连续的能量状态中。,25,三.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（v 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（与光速相比）的情形，且只在惯性参考系中成立。,牛顿运动定律与参考系,经典力学与与运动速度,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。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。,