高中物理 第6章 經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 6.1 經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性學(xué)案 滬科版必修

1、6.1 經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性思維激活 科學(xué)的理論對(duì)實(shí)踐有巨大的指導(dǎo)作用，請(qǐng)你從經(jīng)典物理中找到一例加以論證. 提示 牛頓的萬(wàn)有引力定律在人類認(rèn)識(shí)自然指導(dǎo)實(shí)踐的過(guò)程中起到過(guò)巨大的作用，1781年3月3日，英國(guó)天文學(xué)家威廉赫歇耳發(fā)現(xiàn)天王星以后，世界上一些天文學(xué)家根據(jù)牛頓引力理論計(jì)算天王星軌道時(shí)，發(fā)現(xiàn)計(jì)算的結(jié)果總與實(shí)際觀測(cè)位置不符合.這就引起人們思索：是牛頓理論有問(wèn)題，還是另外有一個(gè)天體引力施加在天王星上？1845年，一位年僅26歲的英國(guó)劍橋大學(xué)青年教師亞當(dāng)斯，通過(guò)計(jì)算研究認(rèn)為在天王星軌道外還有一顆大行星，正是這顆未知的大行星的引力，才使理論計(jì)算和實(shí)際觀測(cè)的位置不符合，他通過(guò)計(jì)算預(yù)報(bào)了這顆未知大

2、行星在天空中的位置.然而，他的預(yù)報(bào)沒(méi)有引起有關(guān)天文學(xué)家的重視.同樣，1845年夏季，法國(guó)天文工作者勒威烈，也獨(dú)立地通過(guò)計(jì)算預(yù)報(bào)了天王星軌道外這顆未知大行星在天空中的位置.德國(guó)柏林天文臺(tái)長(zhǎng)伽勒，根據(jù)勒威烈的預(yù)報(bào)位置，于1846年9月23日果然發(fā)現(xiàn)了這顆大行星.海王星的發(fā)現(xiàn)又使太陽(yáng)系的邊界向外延展了約17億公里.海王星的發(fā)現(xiàn)是牛頓奠定的天體力學(xué)的輝煌成果，是理論指導(dǎo)實(shí)踐的典范.自主整理一、一座永垂不朽的紀(jì)念碑1.自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理的產(chǎn)生：英國(guó)科學(xué)家牛頓的代表作.成書于1687年.2.自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理介紹：全書共分兩個(gè)部分.第一部分是“定義和注釋”“運(yùn)動(dòng)的基本原理”.第二部分是定律的應(yīng)用，其內(nèi)容包

3、括：萬(wàn)有引力定律和行星的運(yùn)動(dòng)；流體力學(xué)的開(kāi)創(chuàng)性研究；天體力學(xué)和宇宙系統(tǒng)的開(kāi)拓性研究（行星的運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)、地面上的落體運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)、彗星軌道、歲差以及潮汐現(xiàn)象等）.全書貫穿了牛頓和萊布尼茲分別獨(dú)立發(fā)明的數(shù)學(xué)方法微積分.它在科學(xué)史上占有非常重要的地位，因?yàn)樗鼧?biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的建立.二、經(jīng)典力學(xué)的巨大成就1.把天體運(yùn)動(dòng)與地上物體的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)了.2.以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)了天體力學(xué)、材料力學(xué).3.力學(xué)與熱學(xué)結(jié)合引發(fā)了第一次工業(yè)革命.4.經(jīng)典力學(xué)是航天的理論基礎(chǔ).三、經(jīng)典力學(xué)方法論的意義經(jīng)典力學(xué)的研究方法以伽利略和牛頓最為典型.伽利略：理想實(shí)驗(yàn)法.牛頓：歸納演繹法，建立理論體系.四、經(jīng)典力學(xué)的局

4、限性1.經(jīng)典力學(xué)對(duì)時(shí)間和空間的認(rèn)識(shí)（1）把一切自然現(xiàn)象都?xì)w結(jié)為機(jī)械決定論.（2）把時(shí)間、空間割裂開(kāi)來(lái)，認(rèn)為它們與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān).2.經(jīng)典力學(xué)的適用范圍（1）只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng).（2）只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界.（3）只適用于弱引力環(huán)境，不適用于強(qiáng)引力環(huán)境.高手筆記亞里士多德、伽利略、牛頓的科學(xué)研究方法比較：科學(xué)家簡(jiǎn)介方法論意義科學(xué)成就亞里士多德Aristotle384322世界古代史上最偉大的古希臘哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家以人的感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)和邏輯理性來(lái)研究物體的運(yùn)動(dòng)開(kāi)辟了探索自然界奧秘的一條新路觀察提出力的合成概念，創(chuàng)建了視覺(jué)、色彩視覺(jué)和虹等原始學(xué)說(shuō)，嘗試從物質(zhì)本身來(lái)說(shuō)明自然，

5、把科學(xué)從宗教和神話中解放出來(lái)，推斷地球是一個(gè)球體伽利略Galilei15641642意大利物理學(xué)家，開(kāi)創(chuàng)近代自然科學(xué)研究方法的第一位學(xué)者觀察提問(wèn)、合理假設(shè)、數(shù)學(xué)變換、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提出了新的研究方法數(shù)學(xué)推理和科學(xué)實(shí)驗(yàn)建立了擺的定律、慣性定律、自由落體定律，提出伽利略相對(duì)性原理，奠定了牛頓第一定律和第二定律的基本思想和經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，他的工作使物理學(xué)成為獨(dú)立的知識(shí)體系并從哲學(xué)中分化出來(lái)牛頓Newton16421727英國(guó)科學(xué)家，17世紀(jì)最偉大的科學(xué)巨匠重在分析與綜合、歸納與演繹，強(qiáng)調(diào)論證要用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證更為深刻地實(shí)現(xiàn)了科學(xué)方法的豐富、發(fā)展與變革澄清了力和運(yùn)動(dòng)的觀念，總結(jié)出萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)三定律，建立

6、起完整的經(jīng)典力學(xué)體系，從伽利略時(shí)代以來(lái)一個(gè)世紀(jì)的物理學(xué)工作，在牛頓手里得到了綜合名師解惑1.經(jīng)典力學(xué)有哪些成就？剖析：（1）把人類對(duì)整個(gè)自然界的認(rèn)識(shí)推進(jìn)到一個(gè)新水平，牛頓把天上的運(yùn)動(dòng)和地上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了天上力學(xué)和地上力學(xué)的綜合，從力學(xué)上證明了自然界的統(tǒng)一性，這是人類認(rèn)識(shí)自然歷史的第一次大飛躍和理論大綜合，它開(kāi)辟了一個(gè)新時(shí)代，并對(duì)學(xué)科發(fā)展的進(jìn)程以及后代科學(xué)家們都產(chǎn)生了極其深刻的影響.（結(jié)合學(xué)生已學(xué)過(guò)的運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)情況介紹）（2）經(jīng)典力學(xué)的建立首次明確了一切自然科學(xué)理論應(yīng)有的基本特征，這標(biāo)志著近代理論自然科學(xué)的誕生，也成為其他各門自然科學(xué)的典范.牛頓運(yùn)用歸納與演繹、綜合與分析的方法，極其明

7、晰地得出了完善的力學(xué)體系，被后人稱為科學(xué)美的典范，顯示出物理學(xué)家在研究物理時(shí)，都傾向于選擇和諧與融洽的體系，追求最簡(jiǎn)潔、最理想的形式.（3）經(jīng)典力學(xué)的建立對(duì)自然科學(xué)和科技的發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步具有深遠(yuǎn)影響.一是科學(xué)的研究方法推廣應(yīng)用到物理學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科上，對(duì)經(jīng)典物理學(xué)的建立意義重大；二是經(jīng)典力學(xué)與其他基礎(chǔ)科學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生了許多交叉學(xué)科，促進(jìn)了自然科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展.三是經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)技術(shù)上有廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了社會(huì)文明的發(fā)展.2.如何理解經(jīng)典力學(xué)的局限性？剖析：（1）從低速到高速當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于真空中光速時(shí)，經(jīng)典力學(xué)處理這些運(yùn)動(dòng)完全適用.物體的質(zhì)量m不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變.而根據(jù)狹義相對(duì)論的觀點(diǎn)，質(zhì)量要隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大.若物體的速度接近光速，物體的質(zhì)量增大比較顯著，不能忽略，經(jīng)典力學(xué)不再適用.（2）