第七章　5　相对论时空观与牛顿力学的局限性—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共28张PPT)

5　相对论时空观与牛顿力学的局限性 学习目标 思维导图 1.了解相对论时空观的两个基本假设,知道高速世界的时间延缓、长度收缩效应,能应用相对论知识解释简单的现象。 2.了解牛顿力学的局限性,知道经典时空观与相对论时空观之间的关系。 必备知识 自我检测 一、牛顿力学时空观(绝对时空观) 1.时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。 2.速度合成:若河水以相对于岸的速度v水岸流动,河中的船以相对于水的速度v船水顺流而下,则船相对于岸的速度为v船岸=v船水+v水岸。 二、相对论时空观 1.牛顿力学理论与电磁波理论的矛盾 1887年的迈克耳孙—莫雷实验等表明:在不同的参考系中,光的传播速度都一样:而牛顿力学中,在不同的参考系中,同一物体的速度不同。 必备知识 自我检测 2.相对论的两个基本假设 在牛顿力学理论与电磁波理论的矛盾与冲突面前,爱因斯坦、庞加莱等人彻底放弃绝对时间的概念,提出下列假设: (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。 3.相对论时空观 在爱因斯坦两个假设的基础上,经过严格的数学推导,得到: (1)时间延缓效应 如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ,地面上的人观察到该 必备知识 自我检测 (2)长度收缩效应 (3)结论:运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关。 4.实验验证 (1)高速运动的μ子寿命变长,导致在地面附近实际观测到的μ子的数量大于经典理论作出的预言。 (2)“铯原子钟”实验结果与相对论的理论预言符合得很好。 必备知识 自我检测 三、牛顿力学的成就与局限性 1.局限性:(1)当宏观物体的速度接近光速时,不服从牛顿力学规律。(2)微观粒子(电子、质子、中子等)的运动不服从牛顿力学规律。 2.牛顿力学与相对论物理学、量子力学的关系 (1)牛顿力学是相对论物理学、量子力学在某些条件下的特殊情形。 (2)相对论与量子力学都没有否定牛顿力学。当物体的运动速度远小于光速时,普朗克常量可以忽略不计时,它们结论没有区别。 必备知识 自我检测 1.正误辨析 (1)1887年的迈克尔孙—莫雷实验证实在不同的参考系中,光的传播速度都是一样的。(　　) 答案:√ (2)汽车运动时没发现长度变化,故