5.1-5.2经典力学的局限性与相对论初步 课件 (共24张PPT) 高一物理（教科版2019必修第二册）

(课件网) 经典力学的局限性与相对论初步 教学导入 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？ 问题启发 引入主题 问题的答案似乎应为 1.2c，然而，事实并非如此！因为经典力学不再适用。经典力学只适用于解决低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，要解决这一问题就需要用到相对论时空观。 知识点一：牛顿力学的成就局限性 大到天体运动，小到生活中各种各样的运动，都符合牛顿经典力学，牛顿经典力学覆盖着极广大的范围。 牛顿力学的局限性和适用范围 天体 物体 多样性 低速 宏观 弱引力场 牛顿力学时空观 时间就是表示一个变化的过程。 1.河水、树木，这些是事件还是事物？ 2.河水在流动，树木在生长呢？ 时间和空间 事物 事件 绝对时空观： 1.如果没有了时间，水还流动吗，树木还在生长吗？ 2.要是没有空间树木往哪里长，水往哪里流呢？ 时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。 事物和事件 知识点二：绝对时空观 知识点三：相对论时空观 物理学上的里程碑 牛顿力学时空观（绝对时空观）时间和空间独立于物体及其运动 相对论时空观：时间和空间被联系在一起，它们互相联系又互相制约，物质的运动对时间和空间有一定的影响 牛顿主要贡献 牛顿 伽利略、第谷 哥白尼、亚里士多德 笛卡尔、胡克、哈雷等 经典力学金字塔的建立 开普勒 牛顿所说：“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。 麦克斯韦建立了电磁场理论 电磁波的传播速度等于光速 c 这个速度是相对哪个参考系而言的？ 迈克耳孙一莫雷实验 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问的速度变换关系不符。 1、在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的； 爱因斯坦两个基本假设： 2、真空中的光速在不同的惯性参号系中大小都是相同的。 光速不变原理 例如：假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁。 （1）车上的观察者以车厢为参考系，闪光到达前后两壁的时间相同吗？ 甲 参考答案： （1）如图甲所示：因为车厢是个惯性系，闪光向前、后传播的速率相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁。 （2）车下的观察者来说，以地面为参考系，闪光到达前后两壁的时间相同吗？ 在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些即：闪光先到达后壁，后到达前壁因此，这两个事件不是同时发生的。 乙 根据爱因斯坦的假设：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，所以他以地面为参考系，闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的。 钟 慢 尺 缩 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： 时间不再是绝对的，而是相对的———钟慢效应。 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： 空间不再是绝对的，而是相对的———尺缩效应。 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 相对论时空观的验证 相对论时空观的第一次宏观验证是在 1971 年进行的。 ... ...