粤教版 必修2 第五章 经典力学与物理学的革命 第02节 经典时空观与相对论时空观 ：34张PPT

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第五章
2
.经典时空观和相对论时空观
力学
牛顿力学
经典力学
物理
经典力学理论却是由西方世界于16世纪起建立和完善。
哥白尼——创立日心说
伽利略——发现惯性定律、落体定律和力学相对性原理。
笛卡儿——比较完整的第一次表述了惯性定律。
惠更斯——解决了完全弹性碰撞问题
开普勒——发现了行星运动规律
宏伟的经典力学大厦
牛顿:"如果说我看得远,那是因为我站在巨人们的肩上。
《自然哲学的数学原理》
太空海王星和冥王星的发现，说明了牛顿经典力学具有无比强大的威力,证明牛顿的经典力学大厦是非常完美!
德国物理学家普朗克年轻时表示要献身理论物理学时,老师约利劝他:
“年轻人,物理学是一门已经完成了的科学,不会有多大的发展了,将一生献给这门学科,太可惜了.
”
1900年4月27日
开尔文勋爵
《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》
力学理论断言，热和光都是运动的形式。但是现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了!
以太漂移实验
黑体辐射“紫外灾难”
光电效应1887年赫兹发现
经典力学时空观
（1）同时的绝对性
（2）时间间隔的绝对性
（3）空间距离的绝对性
（4）物体质量的绝对性
绝对时空观
1、经典力学的应用受到物体速度的限制，只适用于处理物体的低速运动问题，而不能解决高速运动问题（接近光速）
2、牛顿运动定律只适用于宏观物体的运动，不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象
虽然在力学、光学、甚至数学很有成就，但当问题牛顿解释不了时，他就只好用上帝的万能来解释，为此牛顿花费了后半生的心血，这正是牛顿的悲剧。
爱因斯坦1905年的五篇论文
“利用别人的证据，构建自己的理论”
2.人类和平利用—核电站
1.军事利用—原子弹、氢弹(裂变、聚变）
（铀235或钚239）
狭义相对论时空观（爱因斯坦）
（1）相对性原理。不同惯性参考系，一切物理规律相同。
（2）光速不变原理。在任何惯性系，真空中的光速相同。
几个推论：
（1）同时的相对性。
（2）运动的时钟变慢。
（3）运动的尺子变短。
（4）物体的质量随速度的增加而增大。
基本假说
相对时空观
光速的测定
1607年伽利略
1676年丹麦天文学家罗迈
1926年美国物理学家迈克尔逊
同时的相对性
向右匀速运动
钟慢效应证据
一、高速运动的不稳定粒子的寿命变长(如μ子)。
二、1972年、1975-1976年、1996年、2010年四次飞行原子钟的实验变慢
三、GPS系统：地面钟A的频率为10.23MHz，卫星钟B要调慢0.04567Hz”，才能实现“实时同步”
双生子悖论
1911年法国物理学家朗之万设想：一对双胞胎都20岁，一个留在地球上，一个乘坐火箭到太空旅行。火箭飞行速度接近光速v
=
0.9999c，当火箭人看自己的钟，飞行了1年后，地球人的时钟已经度过了约71年。
双生子悖论
广义相对论(1915年)
这个方程左边表示的是时空弯曲的情况，右边表达物质及其运动。
爱因斯坦成功的秘诀
A=X+Y+Z
3.牛顿定律能适用于下列哪些情况？
A.研究原子中电子的运动
B.研究“神舟”五号的高速发射
C.研究地球绕太阳的运动
D.研究飞机从深圳飞往北京的航线
【提示】经典力学只适用于处理宏观物体的低速运动。
【答案】BCD
4.下面有关科学家和涉及的事实，正确的说法是
A．哥白尼创立了日心说
B．伽利略发现了行星运动规律
C.
惠更斯解决了弹性碰撞问题
D．爱因斯坦提出了量子论
AC
5.一列火车以速度v相对地面运动．如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，以下说法中正确的是（
）
A．火车上的人测得，闪光先到达前壁
B．火车上的人测得，闪光先到达后壁
C．火车上的人测得，闪光同时到达车厢的前壁和后壁
D．条件不足，无法确定
A
6.如果有一支静止时长30
m的火箭，以光速的二分之一的速度从观察者的身边掠过，以下说法中正确的是（
）
A．地面上的观察者测得的火箭长为30
m
B．地面上的观察者测得的火箭长小于30
m
C．地面上的观察者测得的火箭长大于30
m
D．火箭上的观察者测得的火箭长为30
m
BD