相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性課件高一下學(xué)期物理人教版2

7.5相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性

什么是機(jī)械運(yùn)動(dòng)？物體空間位置隨時(shí)間的變化能談?wù)勀銓?duì)時(shí)間和空間的認(rèn)識(shí)嗎？絕對(duì)時(shí)空觀：絕對(duì)的真實(shí)的數(shù)學(xué)時(shí)間，就其本質(zhì)而言，是永遠(yuǎn)均勻地流逝，與任何外界無關(guān)，絕對(duì)空間就其本質(zhì)而言是與任何外界事物無關(guān)的，它從不運(yùn)動(dòng)，并且永遠(yuǎn)不變，這就是經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀。也稱絕對(duì)時(shí)空觀。低速運(yùn)動(dòng)高速運(yùn)動(dòng)(近光速)

?沖突麥克斯韋十九世紀(jì)，英國麥克斯韋，預(yù)言了電磁波的存在，并從理論上證明了，電磁波傳播的速度等于光速。這個(gè)速度是相對(duì)哪個(gè)參考系而言的呢？邁克爾—遜莫雷實(shí)驗(yàn)

1887年，美國邁克爾遜和莫雷通過實(shí)驗(yàn)證明了，在不同的參考系中，光的傳播速度都是一樣的！阿爾伯特·邁克爾遜新思想的出現(xiàn)徹底放棄與實(shí)驗(yàn)不相符的觀念阿爾伯特·愛因斯坦愛因斯坦相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)（1）相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的。（2）光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中，大小都是相同的。“當(dāng)你和一個(gè)美麗的姑娘在一起坐一小時(shí)，你感覺只坐了一分鐘，當(dāng)你坐在火爐旁一分鐘，就好象坐了一小時(shí)，這就是相對(duì)論?！睈垡蛩固沟慕庾x時(shí)間和空間都是相對(duì)的車上的觀察者:閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前后兩壁（左圖）地面上的觀察者:閃光先到達(dá)車廂后壁，后到達(dá)前壁（右圖）同時(shí)性是相對(duì)的同時(shí)的相對(duì)性

如果相對(duì)地面以v運(yùn)動(dòng)的某慣性參考系上的人，觀察與其一起運(yùn)動(dòng)的物體完成某個(gè)動(dòng)作的時(shí)間間隔為t0，地面上的人觀察該物體在同一地點(diǎn)完成這個(gè)動(dòng)作的時(shí)間間隔為t，兩者之間的關(guān)系為：

時(shí)間是相對(duì)的。時(shí)間延緩效應(yīng)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)

如果有一根桿，與桿相對(duì)靜止的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l0，沿著桿的方向，以速度v相對(duì)桿運(yùn)動(dòng)的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l，那么l0與l兩者之間的關(guān)系是：空間距離是相對(duì)的。運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度（空間距離）和物理過程的快慢（時(shí)間進(jìn)程）都跟物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。它反映的時(shí)空觀稱作相對(duì)論時(shí)空觀。鞏固練習(xí)

練習(xí)1、如果飛船以0.75c

的速度從你身邊飛過，飛船上的人看飛船上的一個(gè)燈亮了10min，你觀測(cè)到這個(gè)燈亮的時(shí)間約為多少？解得Δt

≈15min練習(xí)2、有一把1m長(zhǎng)的尺子，放到速度為0.5c的火箭上去，并與火箭運(yùn)動(dòng)方向平行，地面上的人認(rèn)為它有多長(zhǎng)？解得：l＝0.866m思考與討論

已知μ子低速運(yùn)動(dòng)的平均壽命是2.2μs，當(dāng)μ子于以0.99c的速度飛行，若選擇μ子為參考系。此時(shí)子的平均壽命是多少？對(duì)于地面上的觀察者來說，平均壽命又是多少？解得Δt

≈15.6μs

2.2μs

高速運(yùn)動(dòng)粒子的平均壽命變長(zhǎng)用相對(duì)論得到了很好的解釋，這一結(jié)果成了相對(duì)論時(shí)空觀的最早證據(jù)。

相對(duì)論時(shí)空觀的第一次驗(yàn)證1971年將四只銫原子鐘放在飛機(jī)上，沿赤道向東和向西繞地球一周，回到原處后，分別比靜止在地面上的鐘慢59納秒和快273納秒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)言符合的很好。牛頓力學(xué)（以牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律為基礎(chǔ)）的成就在廣闊的領(lǐng)域里與實(shí)際相符合牛頓力學(xué)的局限性及科學(xué)的發(fā)展和完善1.只適用于低速（遠(yuǎn)小于光速的速度為低速）運(yùn)動(dòng)，不適用于高速（與光速相接近）運(yùn)動(dòng)（狹義相對(duì)論）；2.只適用于宏觀世界，不適用于微觀（尺度在10-10m以下）世界（量子力學(xué)）；3.只適用于弱引力情況，不適用于強(qiáng)引力情況（廣義相對(duì)論）。課堂小結(jié)相對(duì)論時(shí)空觀牛頓力學(xué)的成就與局限性光速不變