5.1牛顿力学的局限性与相对论初步 课件-2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

牛顿力学的局限性与相对论初步 1. 牛顿经典力学的成就 2. 相对论时空观 3. 宇宙起源和演化 1. 牛顿经典力学的成就 伽利略 笛卡尔 哥白尼 开普勒 胡克 ①牛顿运动定律 ②牛顿万有引力定律 ③牛顿光学 经典物理学涵盖了生活的方方面面 牛顿力学基于绝对的时空观 1860年代，麦克斯韦通过计算，从方程组中导出了自由空间中电场强度E和磁感应强度B的波动方程，推出电磁波传播速度 麦克斯韦电磁波理论 韦伯与赫兹等人测定，电磁波的传播速度与已知的光速吻合，表明“光的本质是电磁波”。 1879年，迈克尔逊测得 c＝299850 km/s 爱因斯坦的“追光” 思想实验 1879年，阿尔伯特·爱因斯坦出生于德国，后移居瑞士。 2. 相对论时空观 1900年，英国物理学家W．汤姆逊（开尔文勋爵）讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，” “第一朵乌云出现在光的波动理论上，”“第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。” 经典物理学的“两朵乌云” 第一朵乌云主要是指：“迈克耳逊－莫雷实验”与“以太漂移说”的矛盾； 以太漂移说 v=30 km/s c’ = c + v c’ = c - v 光速的叠加 迈克尔逊-莫雷实验 (1887) 迈克尔逊-莫雷实验的零结果表明，光速在不同的参考系中保持不变。 光源 伽利略变换 v’=v+v0 光速不满足伽利略变换 v 洛伦兹变换 庞加莱原理 1）物体不可能获得大于光速的速度 2）物理定律在所有惯性系中都是等价的 3）平动的物体在位移方向上会发生形变 1896年10月，爱因斯坦进入苏黎世工业大学学习数学和物理学。1902年开始在瑞士伯尔尼专利局担任技术员。 1905年6月，爱因斯坦完成了长篇论文《论动体的电动力学》，完整的提出了狭义相对论。 1) 物理定律在所有参考系中有相同的形式。 2) 在任意给定的惯性系中，光速c总是一样的，而与发光体是否静止或匀速运动无关。 时间延缓效应 长度收缩效应 L L’ 【思考】宇宙射线撞击地球大气后，在100km处会产生高能粒子簇，其中就包括μ子。但μ子不稳定，平均寿命只有2.2微妙，就算以光速旅行也只能行进660m，根本不足以到达地球表面。但是人们在地面上却检测到了大量的μ子，这是为什么呢？ 由于相对论，在我们外部的观察者来看，时间膨胀效应