7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性-课件-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第七章 万有引力与宇宙航行 第 5 节 相对论时空观与牛顿力学的局限性 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 物理学史 钟慢尺缩 新的时空观 例题精析 广义相对论 — — Outline 大纲 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 牛顿运动定律和万有引力定律树立了人们对牛顿物理学的尊敬。 著名物理学家杨振宁曾赞颂到：“如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿《自然哲学的数学原理》在1687年出版的那一天。” 1687年出版 物 理 学 史 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 牛顿说：如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。 经典力学金字塔 牛顿 伽利略、第谷 哥白尼、亚里士多德 笛卡尔、胡克、哈雷等 开普勒 物 理 学 史 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 物理学发展到19世纪末期，可以说是达到相当完美、相当成熟的程度。例如，一切力学现象原则上都能够从经典力学得到解释。对于电磁现象的分析，已形成麦克斯韦电磁场理论。至于热现象，也已经有了热力学和统计力学的理论，它们对于物质热运动的宏观规律和分子热运动的微观统计规律，几乎都能够做出合理的说明。总之，以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成。 物 理 学 史 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 1900年4月27日，英国物理学家开尔文勋爵在英国皇家学会发表演讲。他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。同时，他在展望20世纪物理学前景时，却若有所思地讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了。” 物 理 学 史 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 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 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。 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 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？ 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做的一项著名物理实验，结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此否认了以太（绝对静止参考系）的存在，从而动摇了经典物理学基础，成为近代物理学的一个开端，在物理学发展史上占有十分重要的地位。 物 理 学 史 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 爱因斯坦假设： ①相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。 ②光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速 c 都相同。 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 时间不再是绝对的，而是相对的——同时性是相对的。 闪光同时到达前后侧壁 闪光先到达后方侧壁 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 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动作的时间间隔为t0，地面上的人观察该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为t，两者之间的关系为： 钟 慢 尺 缩 时间不再是绝对的，而是相对的——钟慢效应。 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 发出光信号： 接受光信号： 原时最短，动钟变慢 如果有一根杆，与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以速度v相对杆运动的人测得杆长是l，那么l0与l两者之间的关系是： 钟 慢 尺 缩 空间不再是绝对的，而是相对的——尺缩效应。 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例题精析 | 课堂小结 物体的长度沿运动方向收缩 由上面两个式子可以知道，运动物体的长度（空间距离）和物理过程的快慢（时间进程）都跟物体运动状态有关。这个结论具有革命性的意义，它反映的时空观称作相对论时空观。 钟 慢 尺 缩 物理学史 | 钟慢尺缩 | 新的时空观 | 例