7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性—人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共29张PPT)

相对论时空观与牛顿力学的局限性 物理教师：金上 上节回顾 三种宇宙速度 同步卫星 近地卫星 第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度 生活经验让我们体会到，时间好像一条看不见的长河，均匀地自行流逝着，空间好像一个广阔无边的大房间，它们彼此独立，都不影响物体及其运动。这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。 我们知道，如果河水中的河水以相对河岸的速度v水流动，河中的船以相对于水的速度v船顺流而下，则船相对于岸边的速度为 v合=v船+v水 v = v0+v1 这类表达式，又被称为伽利略变换，是牛顿力学，研究相对运动问题的基本原理之一。 如果有一艘飞船，相对地面以速度v0= 0.2c（c为真空中的光速）匀速运动，从飞船上，沿飞船前进方向，射出一束光，在地面上的人看来，这束光传播的速度是否应为 v =v0+c = 1.2c 呢？ 1.2倍的光速与我们中学里学到的，真空中的光速是宇宙中最快的速度两者不相符。 1887年，美国科学家迈克尔逊和莫雷通过实验证明了，在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！ 这与牛顿力学中，不同的参考系之间的速度变换关系（伽利略变换）不符！ 在实验事实的面前，许多物理学家，仍然立足在牛顿力学时空观的基础上，想通过一些理论上的修补工作，解释实验现象。 以爱因斯坦和庞加莱为代表的另一批物理学家，坚决主张，彻底放弃某些与实验事实不相符的观念，如绝对时间的观念，在实验事实的基础上，大胆提出，能够更好地解释实验现象的假设。 爱因斯坦假设： ①在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的。 ②真空中的光速在不同的惯性参考系中，大小都是相同的。 假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁。 车上的观察者以车厢为参考系，因为车厢是个惯性系，光向前、后传播的速率相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁 对于车下的观察者来说，他以地面为参考系，因闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的，在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些。他观测到的结果应该是：闪光先到达后壁，后到达前壁(图7.5-1乙)。 因此，这两个事件不是同时发生的 由此可见，时间不再是绝对的，而是相对的，这种情况被称为：时间的延缓效应。 如果相对地面以v运动的某惯性参考系上的人，观察与其一起运动的物体完成某个