【物理】相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性課件 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

5相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性第七章萬有引力與宇宙航行導(dǎo)入新課星際穿越時間能變慢嗎？交流討論

一、相對論時空觀1、相對論創(chuàng)立者是？愛因斯坦一、相對論時空觀光速不變光速3×108米/秒2、在不同的參考系中，光速大小變化嗎？一、相對論時空觀3、依據(jù)愛因斯坦相對性原理，時間和空間是絕對的嗎？時間和空間都是相對的4、如何理解時間延緩效應(yīng)一、相對論時空觀高速運動的慣性系中發(fā)生的物理過程，所經(jīng)歷的時間比在這個慣性系中直接觀察到的時間長。慣性系的速度越大，我們觀察到的過程所經(jīng)歷的時間就越長。在愛因斯坦兩個假設(shè)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，可以得到下述結(jié)果：如果相對于地面以v運動的慣性參考系上的人觀察到與其一起運動的物體完成某個動作的時間間隔為Δτ，地面上的人觀察到該物體在同一地點完成這個動作的時間間隔為Δt，那么兩者之間的關(guān)系是一、相對論時空觀時間延緩效應(yīng)在愛因斯坦兩個假設(shè)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，可以得到下述結(jié)果：如果與桿相對靜止的人測得桿長是l0，沿著桿的方向，以v相對桿運動的人測得桿長是l，那么兩者之間的關(guān)系是一、相對論時空觀長度收縮效應(yīng)一、相對論時空觀1、光速不變原理：真空中的光速對任何觀察者來說都是相同的。光速一般約等于3×108米/秒。2、相對性原理：一切物理規(guī)律對所有的慣性系都是一樣的，不存在任何一個特殊的慣性系。梳理深化

（1）時間的延緩效應(yīng)（2）長度收縮效應(yīng)3、時間和空間的相對性例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燈亮了10min，你觀測到這個燈亮的時間約為多少？解得Δt

≈15min一、相對論時空觀鞏固提升

練習(xí)1、慣性系S中有一邊長為l

的正方形（如圖所示），從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象是（）C一、相對論時空觀練習(xí)2、有一把1m長的尺子，放到速度為0.5c的火箭上去，并與火箭運動方向平行，地面上的人認(rèn)為它有多長？解得：l＝0.866m一、相對論時空觀二、牛頓力學(xué)的成就與局限性經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是？交流討論

經(jīng)典力學(xué)的適用范圍經(jīng)典力學(xué)適用于低速運動，不適用于高速運動，適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。1、低速：遠小于光速的速度為低速，通常所見物體的運動，如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體的運動皆為低速運動。對于低速運動問題，一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理．2、高速：有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速。微觀世界：電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子的運動規(guī)律在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來說明，而量子力學(xué)能夠正確地描述微觀粒子的運動規(guī)律。梳理深化

二、牛頓力學(xué)的成就與局限性3、從弱引力到強引力（1）1915年，愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對論，這是一種新的時空與引力的理論。在強引力的情況下，牛頓的引力理論不再適用。（2）當(dāng)物體的運動速度遠小于光速c(3×108m/s)時，相對論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)構(gòu)沒有區(qū)別。當(dāng)另一個重要常數(shù)即“普朗克常量”(6.63×10－34J·s)可以忽略不計時，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。二、牛頓力學(xué)的成就與局限性4、科學(xué)是不斷發(fā)展和完善的愛因斯坦的相對論并沒有否定牛頓力學(xué)的理論，而是把它看成是在一定條件下的特殊情形。二、牛頓力學(xué)的成就與局限性鞏固提升

例2、地球繞太陽公轉(zhuǎn)的速度是3×104m/s，地球的公轉(zhuǎn)速度在狹義相對論中屬于低速還是高速？地球公轉(zhuǎn)的速度在狹義相對論中屬于低速。二、牛頓力學(xué)的成就與局限性練習(xí)3、加速器可以把電子加速到0.999999999987倍光速的速度。被加速器加速后的電子的速度在狹義相對論中屬于低速還是高速？經(jīng)典力學(xué)是否適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律？被加速器加速后的電子速度屬于高速，經(jīng)典力學(xué)不適用于質(zhì)子束的運動規(guī)律，可以用量子力學(xué)研究質(zhì)子束的運動規(guī)律。二、牛頓力學(xué)的成就與局限性相對論時空觀與牛頓力學(xué)的局限性相對論時空觀牛頓力學(xué)的成就與局限性光速不變原理：c=