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课件网) 粤教版 必修二 第五章 第五章 牛顿力学的局限性与相对论起步 情景： 如图所示，在匀速直线前进的车厢顶部，有一个白色小球和一个黑色小球同时开始自由落下。甲同学相对于车厢保持静止，而乙同学相对于地面保持静止，则 问题： (1)白球相对于甲同学做的是什么运动 (2)白球相对于乙同学做的是什么运动 (3)白球相对于黑球做的是什么运动 在上述三种参考系中，白球的运动都能够应用牛顿运动定律来描述吗？ 一、惯性参考系与绝对时空观 1、惯性参考系：在牛顿力学体系中，如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就被称为惯性参考系。 所有相对于惯性参考系静止或做匀速直线运动的参考系都是惯性参考系 2、非惯性参考系：牛顿运动定律不成立的参考系。 3、伽利略相对性原理：在所有的惯性参考系中，力学规律都具有相同的形式。 如计算小球下落时间的公式和结论都是相同的 4、牛顿的绝对时空观：时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响 如：时间一直在默默流逝，并不会因我们日常的行为（阅读、运动、听课、休息）而改变它流逝的快慢 二、牛顿力学的成就与局限 ①牛顿力学把宇宙中的天体和地面上的物体的运动统一起来，从力学上证明了自然界多样性的统一，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合； ②在研究方法上，人们把牛顿力学中行之有效的实验和数学相结合的方法推广到物理学的各个分支学科上，相继建立了热学、电磁学、光学、声学等，从而形成了完整的经典物理学体系。 ③牛顿力学与其他基础科学相结合产生了一些交叉性的分支学科，最早的是和天文学结合产生的天体力学，成为现代高度发达的航空航天技术的理论基础。 1、成就： 二、牛顿力学的成就与局限 2、局限： ①首先，牛顿力学的应用受到物体运动速度大小的限制。 ②牛顿运动定律不适用于微观领域物质结构和能量不连续的现象。 ③牛顿运动定律和万有引力定律对于受到强引力作用的物体的运动也不适用。 因此，牛顿力学只适用于低速（远小于光速）、宏观（人类可感知尺度）、弱引力场（如地球附近）和计量精度要求不高（如全球定位系统需要用相对论进行修正）的情况 课本P122 三、爱因斯坦相对论时空观 1、狭义相对论的基本假设： 相对性原理： 光速不变原理： 在所有的惯性系中，一切物理规律都是相同的。 在所有的惯性系中，测得的真空中的光速都相同。 甲同学观测到前后两门同时打开. 乙同学观测到后门先打开，前门后打开. 三、爱因斯坦相对论时空观 ①同时性的相对性： 在一个惯性参考系中同时发生的两个事件， 在另一个惯性参考系看来是不同时的， 这被称为同时性的相对性 甲同学观测到前后两门同时打开. 乙同学观测到后门先打开，前门后打开. 2、时空相对性： 对车厢惯性参考系来说同时发生的事件， 对站台惯性参考系来说却是不同时的． 两个事件是否同时发生，与参考系的选择有关 三、爱因斯坦相对论时空观 ②时间延缓： 2、时空相对性 站台上的乙同学和车厢里的甲同学对光信号往返时间的测量结果并不一样，地面上的人测得的时间Δｔ要比车厢里的人测得的时间Δｔ′长 在站台上将观测到火车上的时间进程变慢了，车上的一切物理过程、化学过程和生命过程都变慢了。而在运动参考系里的人认为一切正常，并不感到自己周围的事件变得呆滞。这就是时间间隔的相对性，也称为“时间延缓”、“时间膨胀”或“钟慢效应” 三、爱因斯坦相对论时空观 ③长度收缩： 2、时空相对性 当物体相对于观测者运动时，在运动的方向上，观测者(运动)测量到该物体的长度要缩短，而垂直于运动方向的长度不会发生变化。这就是空间距离的相对性，也称为“长度收缩”或“尺缩效应” 假想有一个火车 ... ...
