6.1 牛顿眼中的世界 课件 (1)

课件19张PPT。6.1 牛顿眼中的世界1.在描述物体的运动时，选来作为参考的另外物体称为
_______。
2.参考系的选取是任意的，一般以_____为参考系。
3.某同学在汽车上以速度v1向前行走，汽车同时以速度v2向前
行驶，则该同学对地的速度为_____。 参考系地面v1+v24.在地面上和匀速运动的火车上，时钟走得_______。
5.在匀速运动的火车中，一根木棒的长度是_______。一样快不变的一、牛顿眼中的世界
1.经典力学的相对性原理：通过任何力学实验，都不可能发现
惯性系是处于_________状态还是在做_____________。也就是
说，不可能通过力学实验测得惯性系的_________。这种现象
表明，力学规律在任何惯性系中都是_______。这个结论称为
经典力学的相对性原理。绝对静止匀速直线运动绝对速度相同的2.绝对时空观：
(1)绝对时空观：在牛顿眼中的世界里，力学规律之所以在
___________中表达形式都相同，其根本原因是时间与空间不
会随参考系不同而变化，也就是说___________是绝对的。
(2)经典物理学两大支柱：_________和_________是经典物理
学的支柱。
(3)经典力学的速度叠加原理：在经典力学中如果某一惯性系
相对另一惯性系的速度为v，在此惯性系中有一物体速度为
u′，那么，此物体相对另一惯性系的速度是________。任何惯性系时间和空间绝对时间绝对空间u=u′+v3.寻找“以太”——迈克尔孙实验：
(1)19世纪的科学家认为，波是振动在_____中的传播，光速c
是“以太”介质振动的传播速度。“以太”是_________的，
可看成绝对静止的参考系，光在_________中朝各个方向的传
播速度皆为c。
(2)物理学家们设计了各种检验“以太”存在的实验，其中最
著名的是______________实验。介质绝对静止“以太”迈克尔孙-莫雷【思考辨析】
1.判断正误：
(1)牛顿定律在任何参考系中都成立。　(　　)
(2)经典物理学认为，时间和空间可以脱离物质而存在。 (　　)
(3)迈克尔孙-莫雷实验是没有其他目的的干涉实验。　(　　)提示：(1)×。牛顿定律应是在惯性系中都成立。
(2)√。经典物理理论认为时间和空间是绝对的，可以脱离物质而存在。
(3)×。迈克尔孙-莫雷实验的目的是利用干涉原理来检验绝对静止的参考系是否存在。一、经典的相对性原理
1.惯性系和非惯性系：
(1)牛顿运动定律能够成立的参考系称为惯性系，相对于这个惯性系做匀速运动的另一个参考系也是惯性系。
(2)牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。 2.绝对时空观：
在经典力学里，时间与空间不会随参考系不同而变化，也就是说时间和空间是绝对的。
(1)绝对时间：两个同时发生的事件，不论是静止参考系中的观测者还是匀速直线运动参考系中的观测者，他们测得这两个事件发生的时刻都是相同的。某事件经历的时间不会因参考系不同而不同。可见，“同时”是绝对的，时间也是绝对的，时间永远均匀地流逝着，与物质无关，与运动无关。(2)绝对空间：宇宙中存在一个绝对静止的惯性参考系，力学规律首先应当能在这个参考系中准确地陈述，这个绝对静止的惯性系与时间无关，永恒不变，它可以脱离物质独立存在。这就是绝对空间概念。3.迈克尔孙-莫雷实验：
(1)实验背景
根据麦克斯韦的电磁场理论可以直接得到真空中电磁波的速度，并不需要初始条件，也就是说，“电磁波的速度是c”，这本身就是电磁规律的一部分，而不是电磁规律应用于某个具体事物的结论。于是，问题出现了：麦克斯韦的电磁场理论相对于哪个参考系成立?如果它相对参考系S是正确的，另外还有一个参考系S′，S′相对于S以速度v运动，那么光相对于S′的速度应该是(c-v)而不是c，好像电磁规律不是对任何惯性系都一样。(2)实验结论
“以太”是不存在的。 【学而后思】
(1)在经典力学中，为什么力学规律在任何惯性系中的表达形式都相同?
提示：在经典力学中，时间与空间不随参考系的不同而改变，也就是说时间和空间是绝对的。
(2)迈克尔孙-莫雷实验说明了什么?
提示：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的。 【典例1】如图所示，在列车车厢的光滑水平面上有一质量为m=5kg的小球，正随车厢一起以20m/s的速度匀速前进。现在给小球一个水平向前的F=5N的拉力作用，求经10s时间，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少?【解题探究】(1)选择不同的参考系，对观察结果有什么影响?
提示：选择不同的参考系，其观察结果可能不一样。
(2)如何求解地面上观察者看到小球的速度是多少?
提示：根据速度的叠加原理和牛顿第二定律可以解决地面上观察者看到小球的速度是多少。【标准解答】对车上的观察者：
小球的初速度为0，加速度 10 s末小球的速度
v1=at=10 m/s。
对地上的观察者：
方法一：小球的初速度v0=20 m/s，
加速度仍为
10 s末小球的速度v2=v0+at=30 m/s。
方法二：根据速度合成法，则
v2=v1+v0=(10+20) m/s=30 m/s
答案：10 m/s 30 m/s【总结提升】经典力学的应用技巧
(1)时间与空间是绝对的，不随参考系的变化而变化，并且时间与空间相互独立互不影响。
(2)当速度出现叠加时，满足速度叠加原理。【变式训练】下列关于经典力学的时空观，正确的是　(　　)
A.经典力学的时空观中，“同时”是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的
B.在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关
C.在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对不变的量值，而与参考系的选取无关
D.经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间和空间与物体的运动无关【解析】选A、B、C、D。经典的时空观认为，时间、空间均是绝对的，与物体的运动状态无关。“同时”也是绝对的，即在一个参考系中同时发生的两个事件，在不同参考系中观察也是同时发生的，故A、B、C、D均正确。【变式备选】下列说法中正确的是　(　　)
A.对同一物体的运动，选择的参考系不同，观察的结果可能不同
B.应用牛顿运动定律时，参考系的选取可以是任意的
C.相对地面静止或匀速直线运动的参考系是惯性系
D.牛顿运动定律是普遍适用的
【解析】选A、C。对同一物体的运动，参考系的选择不同，观察的结果可能不同，故A正确；牛顿运动定律是有适用范围的，只适用于惯性参考系，故B、D错；相对于惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系，故C对。