人教版高一物理 必修 第二册 第七章 第五节相对论时空观与牛顿力学的局限性

二 相对论时空观 2。运动的时钟变慢
二 相对论时空观
c t
2 h
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2
对于车厢内的人： t 2h c
对于车厢外的人： t
4h2 c2 v2
t t
1 v 2 c
二 相对论时空观 3。运动的尺子变短
二 相对论时空观
l
v
l
车厢运行速度240000km/s
车上的人看到的车厢的长度： l 车外的人看到的车厢的长度： l
二 相对论时空观
19世纪后半叶，关于电磁场的研究不断深入， 人们认识到了光的电磁本质．我们已经知道，电 磁波是以巨大且有限的速度传播的，因此在电磁 场的研究中不断遇到一些矛盾，这些矛盾导致了 相对论的出现．
相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循 的规律，而且改变了我们对于时间和空间的认识， 它的建立在物理学和哲学的发展史上树立了一座 重要的里程碑．
牛顿之后。经典力学又有新的发展，这一阶段主要是后人 对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。
四.经典力学的伟大成就
⑴把人类对整个自然界的认识推进到一个新水平，牛顿从力 学上证明了自然界的统一；
⑵经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本 特征，这标志着近代理论自然科学的诞生，也成为其他各 门自然科学的典范；
⑶经典力学的建立对自然科学和科技的发展、社会的进步具 有深远影响：
①经典力学形成的科学研究方法的推广应用； ②经典力学与其他基础科学相结合产生了许多交叉学科，促
进了自然科学的进一步发展； ③经典力学在科学技术上有广泛的应用，促进了社会文明的
发展。
五.经典力学的局限性和适用范围
⑴经典力学只适用于处理物体的低速运动（v <<c） ⑵经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象 ⑶经典力学规律只在惯性参考系中成立 ——经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相比）的情形， 且只在惯性参考系中成立。
※经典力学与与运动速度※
※牛顿运动定律与参考系※ 惯性参考系： 凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。 ①所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。 ②所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系。
【例题】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“神州”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
l l 1 v 2 c
二 相对论时空观 4。物体质量随速度的增加而增大
时空相对性的实验验证
根据相对论， 时间在运动中会进 行的比较缓慢，也 就是说，在空间中 高速移动的时钟， 比固定于地面上的 时钟走得慢．
1971年，科学家将铯原子钟放在喷气式飞机中作环球飞 行，然后与地面的基准钟对照．实验结果与理论预言符合的 很好．这是相对论的第一次宏观验证．
同，物体在空间移动这一概念也是相对的．
在不同参 考系中观 察物体的 运动情况
一 经典时空观
光速恒定的特性，同运动的相对性原理之间 似乎产生了矛盾？
但是实验现象表明，不论光源和观察 者做怎样的相对运动，光速都是恒定的．
v
光速＝ c
光速＝ cv
一 经典时空观
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。
狭义相对论的两个假设
上述的矛盾使我们面临两个选择，要么放弃 麦克斯韦的电磁理论，要么否定特殊参考系的存 在．爱因斯坦选择了后者．并提出了两个假设：
真空中的光速在不同的惯 性参考系中都是相同的
光速不变原理
在不同的惯性参考系中， 一切物理规律都是相同的
爱因斯坦的 相对性原理
二ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ相对论时空观 1。同时的相对性
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3朗读是加深记忆的有效方法，但并不 是唯一 的方法 。记忆 规律， 还有许 多未解 之谜， 有待我 们继续 探索和 发现。
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4．草书特点是结构简省，笔画连绵； 楷书由 隶书逐 渐演变 而来， 更趋简 化，字 形由扁 改方， 平正而 不呆， 齐整而 不拘。
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5．行书是在隶书的基础上发展起源的 ，介于 楷书、 草书之 间的一 种字体 ，是为 了弥补 楷书的 书写速 度太慢 和草书 的难于 辨认而 产生的 。
请分析比较下列科学家对经典力学的贡献
经典力学发展的三个阶段
第一阶段： 伽利略、牛顿时代之前。人们对力学现象的研究大多直接
反映在技术之中或完全融合在哲学之内，物理学就整体而言还 没有成为独立的科学。这个阶段对力学作出突出贡献的是阿基 米德。 第二阶段：
从伽利略到牛顿。是经典力学从基本要领、基本定律到建 成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学 打下重要基础。 第三阶段：
【提示】经典力学只适用于处理宏观物体的低速运动。
【答案】BCD
【例题】两台升降机甲、乙同时自由下落甲上的人看到乙是 静止的，也就是说，在甲看来，乙的运动状态并没有改变， 但是乙确实受到向下的地球引力。根据牛顿定律，受到外力 作用的物体，其运动状态一定会改变，这不是有矛盾吗？你 是如何理解的？
【提示】牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。
时空相对性的实验验证
1966年用μ子作了一个类似于双生 子旅游的实验，让μ子沿一直径为14 米的圆环运动再回到出发点，实验 结果表明运动的μ子的确比静止的μ 子寿命更长。
三.经典力学的发展历程
收集整理经典力学发展过程中重大成就事件，并按时间顺序由 远及近排列，你是否发现取得重大成就的时间间隔越来越短？这 说明了什么？
【答案】不矛盾。牛顿力学规律只在惯性参考系中成立。
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1记忆是在头脑中积累和保存个体经验 的心理 过程， 是人最 基本的 智慧之 一，联 结着我 们的过 去与现 在。一 切经验 都要经 过编码 、储存 和提取 才能形 成完整 的记忆 过程。
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2朗读在短时记忆向长时记忆转化的过 程中充 当了刺 激物的 角色。 在读的 过程中 ，我们 需要将 更多的 注意力 集中在 所要记 忆的信 息上， 也更能 帮助我 们记住 它。
第五节 相对论时空观与牛顿力学局限性
有关相对性的思考？
一群大学生说说笑笑，跑来问爱因斯坦，什 么叫相对论．他回答说：“你坐在一个漂亮姑娘 旁边，坐了两小时，觉得只过了一分钟；如果你 紧挨着一个火炉，只坐了一分钟，却觉得象过了 两个小时．这就是相对论．”
一 经典时空观 不同的参考系中观察物体的运动情况可能不