7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性-2021-2022学年高一物理精编动态课件（人教版2019必修第二册）

05.相对论时空观与牛顿力学的局限性 爱因斯坦 人教版，高中物理课件大全 辽宁号在海上航行时的最大航速接近40节，一节相当于1.852km/h，换算下来约为20m/s，舰载机在以最大航速航行的航母上起飞时相对航母的速度为50m/s，此时舰载机相对地面速度是多少？ 人教版，高中物理课件大全 按照经典物理学理论，答案似乎应为1.2c。然而，事实并非如此！ 速度还是c，是不是颠覆了你的认知，这就是相对论。 人教版，高中物理课件大全 一.相对论时空观 1864年英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，指出光也是一种电磁波。 1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速。 人们自然要问：这个速度是相对哪个参考系而言的？ 1887年的迈克耳孙—莫雷表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！ 人教版，高中物理课件大全 这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系不符。 绝对时空观：经典力学总结了低速物体的运动规律，它反映了牛顿的绝对时空观。绝对时空观认为时间和空间是两个独立的观念，彼此之间没有联系，分别具有绝对性。即：时间和空间与观测者的运动状态无关。 在牛顿力学理论与电磁波理论的矛盾与冲突面前，一些物理学家仍坚持原有理论的基础观念，进行一些修补的工作，而爱因斯坦、庞加莱等人则主张彻底放弃某些与实验和观测不符的观念，如绝对时间的概念，提出能够更好地解释实验事实的假设。 人教版，高中物理课件大全 1.时间延缓效应 爱因斯坦假设（狭义相对论）： 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； 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的。 爱因斯坦： 这两个假设看起来平淡无奇，但如果接受了这两个假设的观点，并用它来分析问题，可能会在我们的头脑中引起一场轩然大波！ 庞加莱：法国 1854－1912 爱因斯坦：德国 1879－1955 人教版，高中物理课件大全 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。车上和下观察的结果一样吗？ 车上的观察者：以车厢为参考系，闪光会同时到达前后两壁。两个事件同时。 车下的观察者：以地面为参考系，在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，闪光先到达后壁，后到达前壁。两个事件不同时。 人教版，高中物理课件大全 相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大，很难被普通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大的内容。这使人们想起英国诗人波谱的诗句: 自然和自然的法则在黑暗中隐藏；（英国波谱） 上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。 魔鬼说，让爱因斯坦去吧！于是一切又回到黑暗中。 人教版，高中物理课件大全 人教版，高中物理课件大全 2.长度收缩效应 （1）式和（2）式表明：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。这个结论具有革命性的意义，它所反映的时空观称作相对论时空观。 人教版，高中物理课件大全 相对论时空观的第一次宏观验证是在1971年进行的。当时在地面上将四只铯原子钟调整同步，然后把它们分别放在两架喷气式飞机上做环球飞行，一架向东飞，另一架向西飞。两架飞机各绕地球飞行一周后回到地面，与留在地面上的铯原子钟进行比较。实验结果与相对论的理论预言符合得很好。 人教版，高中物理课件大全 二.牛顿力学的局限性 但是： 高速不适用狭义相对论（时间变慢，长度变短，质量变大） 微观不适用量子力学（微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性。） 强引力场不适用广义相对论（时空弯曲，暗物质25%，暗能量70%，我们看到的5%） 人教版，高中物理课件大全 二.牛顿力学的局限性 牛顿力学适用条件：宏观、低速、弱引力场 人教版，高中物理课件大全 人教版，高中物理课件大全 人教版，高中物理课件大全 地球是人类的摇篮，但是人类不会永远生活在摇篮里。尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月球不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕……未来的探索之路还很长。 宇宙到底有多大？ 为什么要探索宇宙？ 人教版，高中物理课件大全 他们是平行的 人教版，高中物理课件大全 他们是平行的 人教版，高中物理课件大全 中间的圆是一样大的 人教版，高中物理课件大全 当中的点是白色的 人教版，高中物理课件大全 他们是静止的 人教版，高中物理课件大全 例1.物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步．下列表述正确的是：(　　) A.牛顿发现了万有引力定律 B.牛顿通过实验证实了万有引力定律 C.相对论的创立表明经典力学已不再适用 D.爱因斯坦建立