高中物理人教版 (2019)必修 第二册相对论时空观与牛顿力学的局限性教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册相对论时空观与牛顿力学的局限性教学课件ppt，共17页。PPT课件主要包含了牛顿力学时空观，相对论时空观，电磁波与光速，爱因斯坦假设，时间间隔的相对性，空间的相对性，如何验证，高速世界相对论，微观世界量子力学等内容，欢迎下载使用。
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。不同参考系的速度变换：
v船岸＝v船水＋v水岸
英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速c。 迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦1831—1879年
（1）相对性原理： 在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的。（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。
物理学家把建立在两条原理基础上的一系列理论叫做狭义相对论。
阿尔伯特·爱因斯坦 1879—1955年
在经典物理学家的头脑中，如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的。 但是，如果接受了爱因斯坦的两个假设，还是这样吗？
爱因斯坦火车，速度非常快。问：闪光是否同时到达前后两壁？
闪光会同时到达前后两壁
闪光先到达后壁，再到达前壁
同时的相对性：在不同的参考系中，同时的概念是相对的，是随着参考系的选择而改变的。
如果相对于地面以 v 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为 Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为 Δt，那么两者之间的关系是
由于物体的速度不可能达到光速，所以 ，总有 ，此种情况称为时间延缓效应（钟慢效应）。
有一对双胞胎兄弟，哥哥驾驶宇宙飞船以接近光速的速度去太空转了一圈，回到地球上后，哥哥和弟弟的年龄谁更大？
如果与杆相对静止的人测得杆长是l0 ，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是
由于 ，总有 ，此种情况称为长度收缩效应。
有一个足球以接近光速的速度向前运动，在静止不动的人眼中看到的足球是什么样子的呢？
相对论时空观： 运动物体的长度（空间距离）和物理过程的快慢（时间进程）都跟物体的运动状态有关。
微观验证 科学家发现µ子以0.99c甚至更高的速度飞行。根据经典理论可计算每秒到达地球的µ子数，这个数值小于实际观察到的µ子数。观察到的现象与经典理论产生了矛盾。
宏观验证 相对论时空观的第一次宏观验证是在 1971 年进行的。当时在地面上将四只铯原子钟调整同步，然后把它们分别放在两架喷气式飞机上做环球飞行，一架向东飞，另一架向西飞。两架飞机各绕地球飞行一周后回到地面，与留在地面上的铯原子钟进行比较。实验结果与相对论的理论预言符合得很好。
牛顿力学的成就与局限性
牛顿力学的成就：从地面上物体的运动到天体的运动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械，从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具，从投出篮球到发射导弹、人造地球卫星、宇宙飞船……所有这些都服从牛顿力学的规律。
牛顿力学的局限性：电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明，而量子力学能够很好地描述微观粒子的运动规律。
经典力学（牛顿力学）的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。
宏观、低速世界——牛顿力学