相对论时空观与牛顿力学的局限性高一下学期物理人教版（2019）必修第二册+

相对论时空观与牛顿力学的局限性年级：高一年级学科：物理（人教版）

卫星导航中的原理视频出自江西卫视《真是想不到》第58期

火车的速度是180km/h，如果车上列车员以1m/s的速度沿车厢同向前进，相对于地面静止的观察者看到列车员的速度是多大？v人地＝v人车＋v车地

火球爆炸的瞬间，观察者与爆炸点距离为ｄ，各小光球速度均为ｖ，如果光速遵循速度叠加规则，那么哪个小光球发出的光最先被观察者看见？哪个小光球发出的光最后被观察者看见？请导出时间差表达式。

火球在空中爆炸后，多个小光球向四面八方运动，形成漂亮的球形烟花。ab观察者能明显看到先后光亮吗？要使时间差能够被人眼区分，d、v应该满足什么条件？

假设光速遵循速度叠加规则

约6500光年外的蟹状星云是超新星爆发形成的，爆发物质的运动速度大约是光速的1/200。

如果光速遵循速度叠加规则，天文学家计算得到光到达地球的时间差应该为50年，但在实际的观测中没有发现这样的证据，中国宋朝的记载是23天。v人地＝v人车＋v车地

为什么光速不遵循速度叠加规则？光速C本身是相对于哪个参考系的？

麦克斯韦方程组不满足伽利略变换

（叠加规则）

物理学的两朵乌云之一

在实验事实的面前，许多物理学家仍然立足在牛顿力学时空观的基础上，想通过一些理论上的修补工作，解释实验现象。

以爱因斯坦和庞加莱为代表的另一批物理学家，坚决主张彻底放弃某些与实验事实不相符的观念，在实验事实的基础上，大胆提出，能够更好地解释实验现象的假设。(1)不同惯性参考系中,

物理规律形式相同相对论的两条基本假设(2)任何惯性系中光速不变

如果你身处一列看不见外界的车厢中，你能否通过身体的前倾和后仰判断火车是静止还是匀速运动？

一列火车以速度v相对地面高速运动，位于火车车厢正中间的光源，某一时刻发出了一个闪光。车上的观察者看来，闪光是否同时到达前壁和后壁？

与地面静止的观察者眼中，光刚从光源发出时，前壁与后壁离光源是否等距?经过时间t后，前壁与后壁离光发出时的位置还等距吗?

根据光速不变原理，静止在地面的观察者能看到光同时到达前壁与后壁吗?

光到达前后壁的时间间隔与火车相对于观察者的运动状态有关，所以时间间隔还是与物体运动无关的独立存在吗?

在爱因斯坦两个假设的基础上，经过严格的数学推导，可以得到以下结论。

除了时间观念，你认为空间距离是否也会与物体的运动有关?

看起来如此不可思议的相对论效应是否得到实验的验证了呢？视频出自bilibiliup主乐哥胡讲

当高铁列车以160km/h运行时，车上乘客的时间流逝速度与静止在地面上的人相同吗？

14000km/h

那为什么导航卫星的时间流逝比地面上的慢，高铁却没有？

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。它所反映的时空观称作相对论时空观。

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无关，具有绝对性。它所反映的时空观称作绝对时空观。相对论时空观绝对时空观

两种时空观

除了高速运动领域，牛顿力学在其他方面是否也有局限性？牛顿力学过时了吗?我们是否仍要学习牛顿力学?

基于实验检验的牛顿力学不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中。牛顿力学取得的伟大成就有哪些?

回过头看相对论等理论的发展历程，你觉得科学理论的发展有何特点?

科学理论具有相对稳定性，又是不断发展的，人类对自然的探索是永无止境的，每一代人都有继续探究的责任。牛顿力学狭义相对论量子力学宏观低速高速微观世界钟慢效应尺缩效应