相对论时空观与牛顿力学的局限性课件高一下学期物理人教版2

7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性

什么是机械运动？物体空间位置随时间的变化能谈谈你对时间和空间的认识吗？绝对时空观：绝对的真实的数学时间，就其本质而言，是永远均匀地流逝，与任何外界无关，绝对空间就其本质而言是与任何外界事物无关的，它从不运动，并且永远不变，这就是经典力学的时空观。也称绝对时空观。低速运动高速运动(近光速)

?冲突麦克斯韦十九世纪，英国麦克斯韦，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。这个速度是相对哪个参考系而言的呢？迈克尔—逊莫雷实验

1887年，美国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！阿尔伯特·迈克尔逊新思想的出现彻底放弃与实验不相符的观念阿尔伯特·爱因斯坦爱因斯坦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，大小都是相同的。“当你和一个美丽的姑娘在一起坐一小时，你感觉只坐了一分钟，当你坐在火炉旁一分钟，就好象坐了一小时，这就是相对论。”爱因斯坦的解读时间和空间都是相对的车上的观察者:闪光同时到达车厢的前后两壁（左图）地面上的观察者:闪光先到达车厢后壁，后到达前壁（右图）同时性是相对的同时的相对性

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：

时间是相对的。时间延缓效应长度收缩效应

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：空间距离是相对的。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。它反映的时空观称作相对论时空观。巩固练习

练习1、如果飞船以0.75c

的速度从你身边飞过，飞船上的人看飞船上的一个灯亮了10min，你观测到这个灯亮的时间约为多少？解得Δt

≈15min练习2、有一把1m长的尺子，放到速度为0.5c的火箭上去，并与火箭运动方向平行，地面上的人认为它有多长？解得：l＝0.866m思考与讨论

已知μ子低速运动的平均寿命是2.2μs，当μ子于以0.99c的速度飞行，若选择μ子为参考系。此时子的平均寿命是多少？对于地面上的观察者来说，平均寿命又是多少？解得Δt

≈15.6μs

2.2μs

高速运动粒子的平均寿命变长用相对论得到了很好的解释，这一结果成了相对论时空观的最早证据。

相对论时空观的第一次验证1971年将四只铯原子钟放在飞机上，沿赤道向东和向西绕地球一周，回到原处后，分别比静止在地面上的钟慢59纳秒和快273纳秒。实验结果与理论预言符合的很好。牛顿力学（以牛顿运动定律和万有引力定律为基础）的成就在广阔的领域里与实际相符合牛顿力学的局限性及科学的发展和完善1.只适用于低速（远小于光速的速度为低速）运动，不适用于高速（与光速相接近）运动（狭义相对论）；2.只适用于宏观世界，不适用于微观（尺度在10-10m以下）世界（量子力学）；3.只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况（广义相对论）。课堂小结相对论时空观牛顿力学的成就与局限性光速不变