7.3 相对论时空观与牛顿力学的局限性 课件（共21张PPT）

(共21张PPT)
相对论时空观与牛顿力学的局限性
单击此处输入你的副标题，请尽量言简意赅的阐述观点。
火车的速度是180km/h，如果车上列车员以1m/s的速度沿车厢同向前进，相对于地面静止的观察者看到列车员的速度是多大？
v人地＝v人车＋v车地
火球爆炸的瞬间，观察者与爆炸点距离为ｄ，各小光球速度均为ｖ，如果光速遵循速度叠加规则，那么哪个小光球发出的光最先被观察者看见？ 哪个小光球发出的光最后被观察者看见？请导出时间差表达式。
火球在空中爆炸后，多个小光球向四面八方运动，形成漂亮的球形烟花。
a
b
观察者能明显看到先后光亮吗？
要使时间差能够被人眼区分，d、v应该满足什么条件？
假设光速遵循速度叠加规则
约6500光年外的蟹状星云是超新星爆发形成的，爆发物质的运动速度大约是光速的1/200。
如果光速遵循速度叠加规则，天文学家计算得到光到达地球的时间差应该为50年，但在实际的观测中没有发现这样的证据，中国宋朝的记载是23天。
v人地＝v人车＋v车地
v光 v光源＋c
为什么光速不遵循速度叠加规则？
光速C本身是相对于哪个参考系的？
麦克斯韦方程组
不满足伽利略变换
（叠加规则）
物理学的两朵乌云之一
在实验事实的面前，许多物理学家仍然立足在牛顿力学时空观的基础上，想通过一些理论上的修补工作，解释实验现象。
以爱因斯坦和庞加莱为代表的另一批物理学家，坚决主张彻底放弃某些与实验事实不相符的观念，在实验事实的基础上，大胆提出，能够更好地解释实验现象的假设。
(1)不同惯性参考系中,
物理规律形式相同
相对论的两条基本假设
(2)任何惯性系中光速不变
如果你身处一列看不见外界的车厢中，你能否通过身体的前倾和后仰判断火车是静止还是匀速运动？
一列火车以速度v相对地面高速运动，位于火车车厢正中间的光源，某一时刻发出了一个闪光。
车上的观察者看来，
闪光是否同时到达前壁和后壁？
与地面静止的观察者眼中，光刚从光源发出时，前壁与后壁离光源是否等距 经过时间 t 后，前壁与后壁离光发出时的位置还等距吗
根据光速不变原理，静止在地面的
观察者能看到光同时到达前壁与后壁吗
光到达前后壁的时间间隔与火车相对于观察者的运动状态有关，所以时间间隔还是与物体运动无关的独立存在吗
在爱因斯坦两个假设的基础上，经过严格的数学推导，可以得到以下结论。
除了时间观念，
你认为空间距离是否也会与物体的运动有关
由于< 1，所以总有 >，
此种情况称为时间延缓效应
由于< 1，所以总有<，
此种情况称为长度收缩效应
当高铁列车以160km/h运行时，车上乘客的时间流逝速度与静止在地面上的人相同吗？
14000km/h
那为什么导航卫星的时间流逝比地面上的慢，高铁却没有？
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。它所反映的时空观称作相对论时空观。
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无关，具有绝对性。它所反映的时空观称作绝对时空观。
相对论时空观
绝对时空观
两种时空观
除了高速运动领域，牛顿力学在其他方面是否也有局限性？
牛顿力学过时了吗 我们是否仍要学习牛顿力学
基于实验检验的牛顿力学不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中。
牛顿力学取得的伟大成就有哪些
回过头看相对论等理论的发展历程，你觉得科学理论的发展有何特点
科学理论具有相对稳定性，又是不断发展的，人类对自然的探索是永无止境的，每一代人都有继续探究的责任。
牛顿力学
狭义
相对论
量子力学
宏观低速
高速
微观世界
钟慢
效应
尺缩
效应
课堂小结
课后实践任务
请同学们认真阅读《科学漫步》中宇宙的起源与演化以及恒星的演化，
寻找并思考：
1、宇宙大爆炸理论的事实支撑
2、恒星最后的归宿