7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性—【新教材】人教版（2019）高中物理必修二课件

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性 设想人类可以利用飞船以0.2c的速度进行星际航行。如果飞船向正前方的某一星球发射一束激光。该星球上的观察者测量到的激光的速度是多少？ 我们知道，如果河水中的河水以相对河岸的速度v水岸流动，河中的船以相对于水的速度v船水顺流而下，则船相对于岸边的速度为 这类表达式，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。 v船岸=v船水+v水岸 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？ 然而，事实并非如此！ 记得我们在初中学过：真空中的光速是宇宙中最快的速度。 这里怎么出现了1.2倍的光速呢？显然，在哪里出现了问题！ 原来，问题出在我们的时空观上，在这里，牛顿力学的时空观已经不适用了。 十九世纪，英国科学家麦克斯韦，提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，并从理论上证明了，电磁波传播的速度等于光速。人们不禁要问：这个速度是相对哪个参考系而言的呢？ 一、相对论时空观 麦克斯韦（1831—1879） 1.牛顿力学与电磁理论的冲突 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 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。 阿尔伯特·迈克尔逊（1852—1931） 但都没有成功！ 2.相对论时空观 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。 儒勒·庞加莱（法） （1854-1912） 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 （1）相对论的两个基本假设 ①相对性原理：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的。 ②光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中，大小都是相同