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课件网) 第七章 万有引力与宇宙航行 第 5 节 一、经典力学的发展过程 17 世纪牛顿力学构成了体系。可以说，这是物理学第一次伟大的综合。牛顿建立了两个定律，一个是运动定律，一个是万有引力定律，并发展了微积分，具有解决实际问题的能力。他开拓了天体力学这一科学，海王星和冥王星的发现就充分显示了这一点 。 牛顿说：如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上。 经典力学金字塔 牛顿 伽利略、第谷 哥白尼、亚里士多德 笛卡尔、胡克、哈雷等 开普勒 一、经典力学的发展过程 物理学发展到19世纪末期，经典物理大厦已经建成。 一、经典力学的发展过程 所剩只是一些修饰工作 被两朵乌云笼罩 开尔文 迈克尔逊-莫雷实验 黑体辐射 绝对时空观 时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。这种绝对时空观，也叫牛顿经典时空观。 时间、长度和质量这三者与参考系的运动无关 如：在一个无限大的光滑水平面上，有一质量为m的物体，在一个水平恒力F的作用下，从静止开始运动 由动力学及运动学公式可知：F=ma v=at 推理：随时间的推移，物体的速度不断增大，最终可使物体获得任意速度。 V水岸=5m/s v船水=15m/s 船相对河岸的速度是多少？ v船岸=v船水+v水岸 V人=0.2c 答案：等于光速！ 答案似乎应为1.2c。然而，事实并非如此。 阅读教材65页 在飞船上，沿飞船前进方向，射出一束光，在地面上的人看来，这束光传播的速度是多少呢？ 匀速运动 （c为真空中的光速） 迈克尔逊莫雷实验 1887年，美国科学家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！这与牛顿力学中，不同的参考系之间的速度变换关系（伽利略变换）不符！ 阿尔伯特·迈克尔逊（1852—1931） 二、相对论时空观 1、两条基本假设 （1） 相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。 （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。 2、狭义相对论结论 （1）同时是相对的 （2）时间延缓效应 （3）长度收缩效应 阿尔伯特·爱因斯坦（1879—1955） 同时的相对性 （阅读教材66页） 时间延缓效应 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Δτ，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Δt，两者之间的关系为： 车上的人 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： 钟慢效应(相对时间) 尺缩效应(相对空间) 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。 绝对时空观：时间和空间独立与物体及其运动而存在的。 牛顿力学时空观 爱因斯坦 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）都跟物体运动状态有关，这反映的时空观称作相对论时空观。 光速 同时 时间与空间 质量 经典时空观 狭义相对论时空观 相对的 绝对的（不变） 绝对的 与运动无关 与运动无关 相对的 与运动有关 随速度增大而增大 相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大，很难被普通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大的内容。这使人们想起英国诗人波谱的诗句: 自然和自然的法则在黑暗中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。魔鬼说，让爱因斯坦去吧！于是一切又回到黑暗中。 世人的疑惑 相对论时空观的第一次宏观验证 教材P67 相对论时空观的第一次验证 将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 ... ...
