高中人教版 (2019)5 相对论时空观与牛顿力学的局限性备课课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)5 相对论时空观与牛顿力学的局限性备课课件ppt，共20页。PPT课件主要包含了经典力学金字塔的建立等内容，欢迎下载使用。
设想人类可以利用飞船以 0.2c 的速度进行星际航行。若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？
1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：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参考系之间的速度变换关系不符。
车内观察者看到闪光同时传到前后两壁
车外观察者看到闪光先到达后壁，后到达前壁
爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的——光速不变原理。
相对论时空观——时间延缓效应
相对论时空观——长度缩短效应
1971年，两位科学家利用数台铯原子钟，其中四台放到飞机里，地面上留一台作为标准钟，随后让飞机在赤道附近环球飞行，一次往西一次往东，每次耗费的时间大约是三天，最后看飞机上的原子钟和地面原子钟的时间差异。 实际值：向东飞行一圈，飞机上的时间比地面慢了59纳秒左右；而向西飞行时，飞机上时间比地面时间快了273纳秒左右。
物理学史上的”里程碑”
牛顿运动定律万有引力定律
牛顿说：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。”
经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更确立了牛顿的地位，牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，经受实践检验。
经典力学的局限性：宏观低速的世界
在宏观低速的世界：一切都理所当然？宏观物体低速运动（远小于光速），经典力学完全适用。时间和空间没有联系，相互独立，与物体及其运动状态都没有关系。物体的相关物理量（位移、质量、大小等）与物体的运动状态都无关。
当一些问题(如微观领域的深入)牛顿解释不了时，它就只好用上帝的万能来解释，为此牛顿花费了后半生的心血，这正是牛顿的悲剧。
从低速到高速（接近光速）
随着物体速度的加快，时间会变慢。将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动，随后进行比较，地上的钟表总比快速移动的快。
物体以接近光速运行时所表现出的长度会比它静止时更短。爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。
物体的质量随速度的增大而增大
1905年，爱因斯坦提出，物体高速时（接近光速），物体所占空间（如长度），物理、化学过程，生命持续时间，都与运动状态有关，时空都与运动相关联了------------狭义相对论
19世纪末-20世纪初，深入到微观领域，发现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，很多情况下经典力学说明不了。——量子力学
物体间的万有引力是弱引力，经典力学适用
天体半径减小到一定程度时(太阳的引力半径为3 km，地球的引力半径为1 m,如白矮星)，天体间的引力就趋于无穷大 ，强引力。——爱因斯坦广义相对论
自研教材：【科学漫步】
一、相对论时空观时间延缓效应长度收缩现象二、牛顿力学的成就三、牛顿力学的局限性