相对论时空观与牛顿力学的局限性+高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

;新课导入;一、相对论时空观;Einstein对相对论的解释:;设想人类可以利用飞船以0.2c的速度进行星际航行，若飞船向正前方的某一星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光速度是多少？;19世纪，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。人们自然要问：这个速度是相对哪个参考系而言的？

;在牛顿力学理论与电磁波理论的矛盾与冲突面前，一些物理学家仍坚持原有理论的基础观念，进行一些修补的工作，而爱因斯坦、庞加莱等人则主张彻底放弃某些与实验和观测不符的观念，如绝对时间的概念，提出能够更好地解释实验事实的假设。

爱因斯坦假设：

（1）在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；

（2）真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。;假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁。;问题2：以地面为参考系，光刚从光源发出时，前壁和后壁离光源是否等距？经过时间t后，前后壁离光发出时的位置还等距吗？为什么？;在爱因斯坦两个假设的基础上，经过严格的数学推导，可以得到下述结果。

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;问题6：除了时间观念，你认为空间距离是否也会跟物体运动有关？爱因斯坦经过两个假设推导杆长l的表达式是怎样的？;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;问题7：上述表达式有没有得到实验的验证？;要验证（1）（2）两式是否正确，首先要找到高速运动的物体。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。;相对于光速而言，低速运动即可近似认为速度为0，即若选???与μ子一起运动的某一物体为参考系，此时μ子的平均寿命是3.0μs。对于地面上的观测者来说，由（1）式计算可知μ子平均寿命约为21μs。由于平均寿命增大，飞行的距离也变大，因而在地面附近实际观测到的μ子的数量就大于经典理论作出的预言。--------μ子平均寿命变长成了相对论时空观的最早证据

;爱因斯坦;;二、牛顿力学的成就与局限性

;1、牛顿力学的成就;重大成就;经典力学的伟大成就;1）物体在接近光速运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的结论不相同的。

2）在微观世界（尺度在0.1nm以下），由于物质的存在和运动形式（波粒二象性）较宏观世界有较大的不同，牛顿力学也不适用。;相对论和量子力学是不是否定了牛顿力学？说说你的看法;;

相对论和量子力学是哪一种更广泛的理论的特殊情形呢？我们现在还不知道……”

;(1)同时是相对的;;(2022·上海市第十中学高一期末)设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源，(c为真空中传播的光速)则下列说法正确的是

A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c

B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c

C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是

D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c;飞船以0.9c的速度做匀速直线运动(c为光在真空中的传播速度)，并向运动的反方向发出电磁波，甲在飞船内，乙在地球上，以下说法符合实际的是

A.甲、乙观察到飞船内时钟快慢一样

B.发出的电磁波相对于飞船的速度为1.9c

C.乙观察到飞船内桌子的长度比静止时短

D.乙观察到与飞船保持相对静止的桌子做匀加速直线运动;假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是

A.这个人是一个矮胖子

B.这个人是一个瘦高个子

C.这个人矮但不胖

D.这个人瘦但不高