6.1 经典力学的巨大成就和局限性 6.2 狭义相对论的基本原理 6.3 爱因斯坦心目中的宇宙[学习目标] 1.了解经典力学的发展历程和伟大成就.2.认识经典力学的局限性和适用范围.3.初步了解微观和高速世界中的奇妙现象.4.知道相对论、量子力学和经典力学的关系.一、经典力学的巨大成就1.经典力学经典力学通常叫牛顿力学,主要研究宏观物体机械运动的规律.2.经典力学的巨大成就(1)把天体的运动与地上物体的运动统一起来.(2)经典力学和以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力学等得到了广泛的应用.(3)力学和热力学的发展及其与生产的结合引发了第一次工业革命.(4)由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等是航空航天技术的理论基础.(5)相对论和量子力学的形成都受到经典力学的影响.二、经典力学方法论的意义1.两种典型研究方法(1)伽利略:“自然数学化”的方法,开创了将实验、逻辑(数学)相结合的方法.(2)牛顿:归纳—演绎法,大量运用数学方法系统地整理物理学理论的方法.其演绎的结果必须通过实验验证.2.意义伽利略和牛顿的科学方法是经典力学方法的典型,影响深远,并不断得到发展和完善,逐渐成为一种传统,甚至作为社会科学和哲学的方法论,意义很大.三、经典力学的局限性和适用范围1.经典力学的局限性和适用范围:对于宏观、低速(相对光速)物体的运动经典力学仍然适用.2.经典力学的局限性(1)经典力学的应用受到物体运动速率的限制,当物体运动速率接近于真空中的光速时,经典力学的许多观念将发生重大变化.(2)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.四、经典时空观与相对论时空观1.经典时空观(1)经典时空观(绝对时空观):时间永远均匀地流逝,与任何外界无关;空间与任何外界事物无关,从不运动,永远不变.(2)惯性系与非惯性系:① 惯性系:凡是牛顿运动定律成立的参考系,相对于惯性系静止或做匀速直线运动的参考系都是惯性系.② 非惯性系:牛顿运动定律不成立的参考系,相对于惯性系做变速运动的参考系是非惯性系.(3)伽利略相对性原理:对于所有的惯性系,力学规律都是相同的,或者说,一切惯性系都是等价的.(4)经典时空观的几个具体结论:① 同时的绝对性;② 时间间隔的绝对性;③ 空间距离的绝对性;④ 物体质量恒定不变,即它们与参考系的选择(或观察者的运动状态)无关.2.相对论时空观(1)光速不变与经典物理学的矛盾:观察和实验事实表明:无论光源和观察者...