《大学物理》课程教学课件（PPT讲稿，高教版）4-5 经典力学的成就和局限性

*4-5经典力学的成就和局限性 ☆十☆ 17世纪牛顿力学构成了体系.可以说 这是物理学第一次伟大的综合.牛顿建立 了两个定律，一个是运动定律，一个是万 有引力定律，并发展了变量数学微积分， ☆ 具有解决实际问题的能力。他开拓了天体 力学这一科学，海王星的发现就充分显示 了这一点

5 * 4 – 1 简谐运动 – 5 经典力学的成就和局限性 简谐运动的振幅 周期 频率和相位 17 世纪牛顿力学构成了体系 . 可以说， 这是物理学第一次伟大的综合 . 牛顿建立 了两个定律，一个是运动定律，一个是万 有引力定律，并发展了变量数学微积分， 具有解决实际问题的能力 . 他开拓了天体 力学这一科学，海王星的发现就充分显示 了这一点

*4-5经典力学的成凉就和局限性 经典力学只适用于处理物体的低速运动()<<C) (1) 质点高速运动时伽利略变换为洛伦兹变换所代替 mo (2) 质点高速运动时的相对论性质量 m F=ma dp p=m☑ dt 1 (3) 相对论动能E=mc2-m,c2之Ek= 0<<C (4)相对论质能关系 E=mc2

5 * 4 – 1 简谐运动 – 5 经典力学的成就和局限性 简谐运动的振幅 周期 频率和相位 (4) 相对论质能关系 2 E = mcv       p m t p F = ma F = , = d d 2 k 0 2 1 E = m v v  c 2 0 2 k (3) 相对论动能 E = mc − m c 一 经典力学只适用于处理物体的低速运动（ v c ） (1) 质点高速运动时伽利略变换为洛伦兹变换所代替 2 2 0 1 c m m v − (2) 质点高速运动时的相对论性质量 =

*4-5经典力学的成就和局限性 二 确定性与随机性 确定性：已知物体初始运动状态及所受的力，应用牛顿 定律可以确定运动物体任意时刻的运动状态和确定的运 动轨迹.初始运动状态的微小变化只能引起运动轨迹的微 小变动海王星的发现是牛顿力学确定论成功的典范. 牛顿力学具有内在随机性：应用牛顿定律可解的问 题只是线性的，在自然界中只是一些特例，普遍存在的问 题都是非线性的现在知道，只要确定论的系统稍微复杂 一些，它就会表现出随机行为，运动对初始条件特别敏感， 存在混沌现象.目前关于混沌的研究已涉及生物学、天文 学、社会学等领域

5 * 4 – 1 简谐运动 – 5 经典力学的成就和局限性 简谐运动的振幅 周期 频率和相位 牛顿力学具有内在随机性: 应用牛顿定律可解的问 题只是线性的,在自然界中只是一些特例,普遍存在的问 题都是非线性的.现在知道,只要确定论的系统稍微复杂 一些,它就会表现出随机行为,运动对初始条件特别敏感, 存在混沌现象.目前关于混沌的研究已涉及生物学、天文 学、社会学等领域 . 二 确定性与随机性 确定性:已知物体初始运动状态及所受的力,应用牛顿 定律可以确定运动物体任意时刻的运动状态和确定的运 动轨迹.初始运动状态的微小变化只能引起运动轨迹的微 小变动.海王星的发现是牛顿力学确定论成功的典范

*4-5经典力学的成凉就和局限性 三 能量的连续性与能量量子化 经典物理中，宏观物体的能量是连续变化的，但 近代物理的理论证明，能量的量子化是微观粒子的重 要特性. 普朗克提出一维振子的能量 E=nhy(n=1,2,3,.） 爱因斯坦认为光子能量 8=hv 量子力学指出，物体（微观粒子）具有波粒二象 性，它们的位置和动量相互联系，但不能同时精确确 定，并且一般作不连续的变化

5 * 4 – 1 简谐运动 – 5 经典力学的成就和局限性 简谐运动的振幅 周期 频率和相位 三 能量的连续性与能量量子化 经典物理中，宏观物体的能量是连续变化的，但 近代物理的理论证明，能量的量子化是微观粒子的重 要特性 . ➢ 普朗克提出一维振子的能量 E = nh (n =1,2,3, ) ➢ 爱因斯坦认为光子能量  = h 量子力学指出，物体（微观粒子）具有波粒二象 性，它们的位置和动量相互联系，但不能同时精确确 定，并且一般作不连续的变化