牛顿力学的局限性与相对论初步 高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册.pptxVIP

牛顿力学的局限性与相对论初步;1. 牛顿经典力学的成就;伽利略;经典物理学涵盖了生活的方方面面;牛顿力学基于绝对的时空观;1860年代，麦克斯韦通过计算，从方程组中导出了自由空间中电场强度E和磁感应强度B的波动方程，推出电磁波传播速度;1879年，迈克尔逊测得 c＝299850 km/s;爱因斯坦的“追光” 思想实验;2. 相对论时空观; 1900年，英国物理学家W．汤姆逊（开尔文勋爵）讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，” “第一朵乌云出现在光的波动理论上，”“第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。”;第一朵乌云主要是指：“迈克耳逊－莫雷实验”与“以太漂移说”的矛盾；;以太漂移说;迈克尔逊-莫雷实验 (1887);伽利略变换;洛伦兹变换;庞加莱原理;1896年10月，爱因斯坦进入苏黎世工业大学学习数学和物理学。1902年开始在瑞士伯尔尼专利局担任技术员。;1905年6月，爱因斯坦完成了长篇论文《论动体的电动力学》，完整的提出了狭义相对论。;时间延缓效应;长度收缩效应;【思考】宇宙射线撞击地球大气后，在100km处会产生高能粒子簇，其中就包括μ子。但μ子不稳定，平均寿命只有2.2微妙，就算以光速旅行也只能行进660m，根本不足以到达地球表面。但是人们在地面上却检测到了大量的μ子，这是为什么呢？;由于相对论，在我们外部的观察者来看，时间膨胀效应大大延长了μ子的飞行距离。若μ子速度v=0.999c;《星际穿越》中的时间膨胀;加速参考系;爱因斯坦于1907年提出广义相对论的两个基本原理: （1）物体在引力场中的加速度与同等加速参考系中的效果等价； （2）物理定律对于所有的参考系都是成立的。;爱因斯坦于1915年完成广义相对论的建立，采用黎曼几何的张量形式，给出普遍协变的引力场方程。;时空告诉物质如何运动；物质告诉时空如何弯曲. ——John Wheeler;广义相对论的几个推论;1919年日食，爱丁顿等人证实光线经过太阳时发生偏折;牛顿力学适用于宏观低速范围，而相对论是对牛顿力学的推广。;3. 宇宙起源和演化;19世纪之前，人们认为宇宙是恒定不变的;超新星爆发作为“标准蜡烛”确定星系的距离d;利用星云的“多普勒红移”推测出星云远离的速度v;哈勃定律：星系退行的速度与其到我们的距离成正比 v = H0d;H0 ~ 21.8 km/s/million light years = 7.27 x10-11 year-1;宇宙微波背景辐射(CMB);宇宙的未来命运;课堂小结;1.关于牛顿力学的局限性，下列说法正确的是（　　） A.牛顿力学适用于宏观低速运动的物体 B.由于牛顿力学局限性，所以一般力学问题都用相对论来解决 C.火车提速后，有关速度问题不能用牛顿力学来处理 D.牛顿力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体;2．(多选)牛顿运动定律能适用于下列哪些情形(　　) A．研究原子中电子的运动 B．研究“神舟五号”飞船的高速发射 C．研究地球绕太阳的运动 D．研究飞机从北京飞往纽约的航线;3．若某飞船以约0.5倍光速相对地球运行,飞船上一只手表走过了1小时，则地面上的人认为它走过这1小时“实际”上花了多少时间？;4. 假如宇宙飞船是全封闭的，航天员与外界没有任何联系。但是航天员观察到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底，请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论。;【解析】暗物质是不发光、没有电磁辐射、和普通物质只有引力作用、目前尚未发现的一种未知的物质；暗能量则是一种充满宇宙、具有负压性质的能量。引入暗物质是为了说明星系、星系团的稳定性，解释宇宙结构的产生，引入暗能量是为了解释宇宙的加速膨胀。物理学家预估，宇宙95%是暗物质与暗能量，只有5%是我们观测到的实际物质。有人说暗物质和暗能量是21世纪物理学的“两朵乌云” ，相关研究正在进行中。;谢 谢