人教版高一物理必修二7.5天体运动之相对论介绍 课件
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《高一物理天体运动》课件
天体运动的角动量变化
天体运动过程中，由于受到其他天体的引力 扰动和其他因素的影响，其角动量可能会发 生变化。例如，行星在形成过程中，由于受 到其他天体的引力作用，其角动量可能会发
生变化。
PART 05
天体运动的观测与实验验 证
天体观测的历史与发展
古代天文学的起源
早在公元前，人类就开始观察天空，记录天体的运动和位置。
等信息。
摄影技术
利用照相技术拍摄天体照片， 可以更精确地记录天体的位置
和运动轨迹。
射电望远镜观测
利用射电望远镜观测天体的射 电辐射，可以揭示天体的射电 性质和宇宙射电背景辐射。
空间探测器
通过发射空间探测器近距离探 测行星、卫星、彗星等天体， 可以获取更详细的天体数据。
天体运动的实验验证与发现
开普勒行星运动定律的验证
总结词
描述物体加速度与作用力之间的关系的定律，即物体加速度 的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。
详细描述
牛顿第二定律是物理学中的基本定律之一，它指出物体加速 度的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。这个定律 是牛顿在万有引力定律基础上进一步推导出来的。
圆周运动与向心力
总结词
描述做圆周运动的物体受到指向圆心 的力，这个力称为向心力。
详细描述
圆周运动是常见的运动形式之一，当 物体做圆周运动时，它会受到一个指 向圆心的力，这个力称为向心力。向 心力的大小与物体运动速度的平方和 圆周半径成正比。
天体运动的向心力来源
总结词
天体运动的向心力主要来源于万有引力 。
VS
详细描述
天体运动是一种特殊的圆周运动，在天体 运动中，天体受到的向心力主要来源于万 有引力。万有引力使得天体能够保持稳定 的轨道运动，例如地球围绕太阳转动的向 心力就来源于太阳对地球的万有引力。
《高一物理天体运动》课件
高一物理天体运动
天文学是研究太空，行星，和宇宙本质的科学。在这个 PPT 中，我们将了解 天体运动的基础知识和相应的定律、规律、形成和演化。
引言
天体观测的重要性
天体观测是获取有关太阳系中天体物理、化学、形态等方面的信息的方法之一。
天体运动对人类的影响
天体运动为我们提供了气候，水和其他自然资源，而人类也受到日食、月食、流星雨、彗星 和其他天文现象的启示。
宇宙的形成与演化
宇宙大爆炸理论的介绍
宇宙大爆炸是有关宇宙形成时爆 炸性膨胀的一种理论。
宇宙射线及其对宇宙的影响 恒星和行星的形成过程
星体爆炸在宇宙中形成了大量的 宇宙射线，而这些宇宙射线是对 人类和地球产生影响的主要因素 之一。
恒星和行星形成的过程可能是非 常相似的，成 恒星和行星。
基本概念
太阳系
太阳系是包括八颗行星以及它们 的卫星、彗星、小行星、和一些 星际尘埃等物质共同绕着太阳旋 转的系统
系外行星
星座
系外行星是环绕其他恒星或类恒 星的行星，主要通过望远镜探测。
星座是指在天空中我们可以看到 的恒星和星团的联合。
天体运动的规律
1
开普勒三定律的介绍
开普勒三定律分别是行星轨道形状的定
椭圆轨道与圆轨道的区别
2
律，行星运动速度定律以及行星与太阳 距离与运动周期的关系定律。
椭圆轨道上行星到太阳的距离不同，也
就是说行星运动速度并不是匀速的。而
圆轨道上行星到太阳的距离始终保持不
3
行星运动的方向改变及其原因
变，运动速度是匀速的。
行星制造了一个弯曲，其原因是星球的
运动方向与行星轨道上的速度方向之间
总结
1 对天体运动的重要性进行总结
天文学是研究太空，行星，和宇宙本质的科学。在这个 PPT 中，我们将了解 天体运动的基础知识和相应的定律、规律、形成和演化。
引言
天体观测的重要性
天体观测是获取有关太阳系中天体物理、化学、形态等方面的信息的方法之一。
天体运动对人类的影响
天体运动为我们提供了气候，水和其他自然资源，而人类也受到日食、月食、流星雨、彗星 和其他天文现象的启示。
宇宙的形成与演化
宇宙大爆炸理论的介绍
宇宙大爆炸是有关宇宙形成时爆 炸性膨胀的一种理论。
宇宙射线及其对宇宙的影响 恒星和行星的形成过程
星体爆炸在宇宙中形成了大量的 宇宙射线，而这些宇宙射线是对 人类和地球产生影响的主要因素 之一。
恒星和行星形成的过程可能是非 常相似的，成 恒星和行星。
基本概念
太阳系
太阳系是包括八颗行星以及它们 的卫星、彗星、小行星、和一些 星际尘埃等物质共同绕着太阳旋 转的系统
系外行星
星座
系外行星是环绕其他恒星或类恒 星的行星，主要通过望远镜探测。
星座是指在天空中我们可以看到 的恒星和星团的联合。
天体运动的规律
1
开普勒三定律的介绍
开普勒三定律分别是行星轨道形状的定
椭圆轨道与圆轨道的区别
2
律，行星运动速度定律以及行星与太阳 距离与运动周期的关系定律。
椭圆轨道上行星到太阳的距离不同，也
就是说行星运动速度并不是匀速的。而
圆轨道上行星到太阳的距离始终保持不
3
行星运动的方向改变及其原因
变，运动速度是匀速的。
行星制造了一个弯曲，其原因是星球的
运动方向与行星轨道上的速度方向之间
总结
1 对天体运动的重要性进行总结
人教版(新教材)高中物理必修2优质课件1： 7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性
动尺缩短
一列火车以接近光速从我们身边飞驶而过，我们测得车 厢变短了，车窗变窄了，但是高度没有变化。车上人却 认为车上一切如常。
牛顿力学成就和局限性
宏观低速 高速运动物体
微观世界
牛顿力学体系 相对论 量子论
应用探究 1.如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的 壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则 壮壮观测到该光束的传播速度为____D__(填写选项前的字母)。
第七章 万有引力与宇宙航行
5.相对论时空观与牛顿力学的局限性
情境导入
双生子佯谬：有一对双 生兄弟，其中一个跨上 宇宙飞船做长时间宇宙 飞行，而另一个留在地 球。结果当旅行者回到 地球后，发现他比留在 地球的兄弟更年轻.
知识海洋
狭义相对论的两个基本假设
想一想：如果手枪相对于地面有初速度v，相对于手
quality
precisely yesterday perishes tomorrow which person of the body implored.）
3、觉得为时已晚的时候，恰恰是最早的时候。（Thought is already is late, exactly is the
时间的相对性： t
1
v c
2
动钟变慢
长度的相对性：l l0
1
v c
2
动尺缩短
1. 读书在于造成完全的人格。——培根 2. 登高而招，臂非加长也，而见者远；顺风而呼，声非加疾也，而闻者彰。——《荀子·劝学》 3. 知识永远战胜愚昧 4. 人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了! 5. 一本新书象一艘船，带领我们从狭隘的地方，驰向无限广阔的生活的海洋。——凯勒 6. 只要功夫深，铁杵磨成绣花针。 7. 莫等闲，白了少年头，空悲切。 ——岳飞 8. 不奋苦而求速效，只落得少日浮夸，老来窘隘而已。─郑板桥 9. 知识无底，学海无涯 10. 我们的生命，就是以不断出发的姿势得到重生。 11. 少而好学如日出之阳 12. 非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮 13. 积累知识，胜过积蓄金银。（欧洲谚语 14. 少年读书，如隙中窥月；中年读书，如庭中望月；老年读书，如台上玩月。皆以阅历之深浅，为所得之深浅耳。——张潮 15. 逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。——松下幸之助 16. 最好的，不一定是最合适的；最合适的，才是真正最好的。 17. 读书破万卷，下笔如有神。——唐·杜甫 18. 生活、工作、学习倘使都能自动，则教育之收效定能事半功倍。所以我们特别注意自动力之培养，使它关注于全部的生活工作学习之中。自动是自觉的行动，而不是自发的行动。自觉的行动，需要适当的培养而后可以实现。——陶行知 19. 现在，我怕的并不是那艰苦严峻的生活，而是不能再学习和认识我迫切想了解的世界。对我来说，不学习，毋宁死。——罗蒙诺索夫 20. 知之为知之，不知为不知，是知也。 21. 成功=艰苦劳动+正确方法+少说空话。——爱因斯坦 22. 千里之行，始于足下——老子 23. 大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。 24. 在所有的过错中，我们最易于原谅的就是懒散。——拉罗什富科 25. 做一个决定，并不难，难的是付诸行动，并且坚持到底。 26. 让奋斗之花遍地盛开；让奋斗的清泉在泉眼中喷涌而出；让奋斗的雄鹰在蓝天下翱翔；让奋斗的果实丰硕地结满大树下吧!奋斗就是路，世上本没有路，走的人多了，也便成了路，人生需要奋斗，去开辟属天你的那条新航路吧! 27. 琴弦松驰，弹不出动听的乐曲；生活散漫，点不燃生命的火焰。 28. 学然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也；知困，然后能自强也。——孔子 29. 失败缘于忽视细处，成功始于重视小事。 30. 当你还不能对自己说今天学到了什么东西时，你就不要去睡觉。——利希顿堡 31. 书籍是青年人不可分离的生活伴侣和导师。——高尔基 32. 读书百遍，其义自见。——《三国志》 33. 成长道路谁都会受伤，我们才刚刚起航，必须学会坚强。 34. 不学自知，不问自晓，古今行事，未之有也。 ——王充 35. 人生应该如蜡烛一样，从顶燃到底，一直都是光明的。——萧楚女 36. 读书勿求多，岁月既积，卷帙自富 。(清)冯班 37. 我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基 38. 不是享乐，也不是受苦；而是行动，在每个明天，我们命定的目标和道路，都要比今天前进一步。——《人生礼赞》 39. 游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰·贝勒斯 40. 千教万教教人求真，千学万学学做真人。——陶行知 41. 攀登科学高峰，就像登山户外员攀登珠穆朗玛峰一样，要克服无数艰难险阻，懦夫和懒汉是不可能享受到胜利的喜悦和愉悦的。——陈景润 42. 毅力可以征服任何一座高峰。 43. 再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双脚也无法到达。 44. 黑发不知勤学早，白发方悔读书迟。——颜真卿 45. 能力是一个人的长度；勤奋是一个人的宽度；善于抓住机遇构成这个人的高度。长度宽度高度的乘积，就能算出我们每个人的生命容量。 46. 成功=艰苦劳动+正确方法+少说空话。 ——爱因斯坦 47. 业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随。——韩愈 48. 立身以立学为先，立学以读书为本。——欧阳修 49. 饭可以一日不吃，觉可以一日不睡，书不可以一日不读。——毛泽东 50. 用宝珠打扮自己，不如用知识充实自己。 51. 历史使人明智，诗歌使人聪慧，数学使人精确，哲学使人深刻，伦理使人庄重，逻辑使人善辩。——培根 52. 那一个大学生领悟愈好，他就愈应受人尊敬，至于他是什么人的儿子，那是不必过问的。——罗蒙诺索夫 53. 立身以立学为先，立学以读书为本。 54. 没有哪一个聪明人会否定痛苦与忧愁的锻炼价值。——赫胥黎 55. 人最可悲的是自己不能战胜自己。 56. 在艺术上我决不是一个天才。为了探求精深的艺术技巧，我曾在苦海中沉浮，渐渐从混沌中看到光明。苍天没有给我什么独得之厚，我的每一步前进，都付出了通宵达旦的艰苦劳动和霜晨雨夜的冥思苦想。——范曾 57. 现在，我怕的并不是那艰苦严峻的生活，而是不能再学习和认识我迫切想了解的世界。对我来说不学习，毋宁死。——罗蒙诺索夫 58. 学习上做一眼勤、手勤、脑勤，就可以成为有学问的人。——吴晗 59. 学习知识要善于思考，思考，再思.我就是靠这个方法成为科学家的。 ——爱因斯坦 60. 在泪水中浸泡过的微笑最灿烂，从迷惘中走出来的灵魂最清醒。 61. 莫等闲，白了少年头，空悲切。——岳飞 62. 念高危，则思谦冲而自牧；惧满盈，则思江海下百川。——魏征：《谏太宗十思疏》 63. 只要功夫深，铁杵磨成针。 64. 勤劳一日，可得一夜安眠；勤劳一生，可得幸福长眠。——达·芬奇 65. 外在压力增加时，就应增强内在的动力。 66. 无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。 67. 要先打败任何事情得先学会打败自己。 68. 礼貌是一种语言。它的规则与实行，主要要从观察，从那些有教养的人们举止上去学习。——洛克 69. 想哭就哭，想笑就笑。不要因为世界虚伪，你也变得虚伪。 70. 积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患
一列火车以接近光速从我们身边飞驶而过，我们测得车 厢变短了，车窗变窄了，但是高度没有变化。车上人却 认为车上一切如常。
牛顿力学成就和局限性
宏观低速 高速运动物体
微观世界
牛顿力学体系 相对论 量子论
应用探究 1.如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的 壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则 壮壮观测到该光束的传播速度为____D__(填写选项前的字母)。
第七章 万有引力与宇宙航行
5.相对论时空观与牛顿力学的局限性
情境导入
双生子佯谬：有一对双 生兄弟，其中一个跨上 宇宙飞船做长时间宇宙 飞行，而另一个留在地 球。结果当旅行者回到 地球后，发现他比留在 地球的兄弟更年轻.
知识海洋
狭义相对论的两个基本假设
想一想：如果手枪相对于地面有初速度v，相对于手
quality
precisely yesterday perishes tomorrow which person of the body implored.）
3、觉得为时已晚的时候，恰恰是最早的时候。（Thought is already is late, exactly is the
时间的相对性： t
1
v c
2
动钟变慢
长度的相对性：l l0
1
v c
2
动尺缩短
1. 读书在于造成完全的人格。——培根 2. 登高而招，臂非加长也，而见者远；顺风而呼，声非加疾也，而闻者彰。——《荀子·劝学》 3. 知识永远战胜愚昧 4. 人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了! 5. 一本新书象一艘船，带领我们从狭隘的地方，驰向无限广阔的生活的海洋。——凯勒 6. 只要功夫深，铁杵磨成绣花针。 7. 莫等闲，白了少年头，空悲切。 ——岳飞 8. 不奋苦而求速效，只落得少日浮夸，老来窘隘而已。─郑板桥 9. 知识无底，学海无涯 10. 我们的生命，就是以不断出发的姿势得到重生。 11. 少而好学如日出之阳 12. 非淡泊无以明志，非宁静无以致远。——诸葛亮 13. 积累知识，胜过积蓄金银。（欧洲谚语 14. 少年读书，如隙中窥月；中年读书，如庭中望月；老年读书，如台上玩月。皆以阅历之深浅，为所得之深浅耳。——张潮 15. 逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。——松下幸之助 16. 最好的，不一定是最合适的；最合适的，才是真正最好的。 17. 读书破万卷，下笔如有神。——唐·杜甫 18. 生活、工作、学习倘使都能自动，则教育之收效定能事半功倍。所以我们特别注意自动力之培养，使它关注于全部的生活工作学习之中。自动是自觉的行动，而不是自发的行动。自觉的行动，需要适当的培养而后可以实现。——陶行知 19. 现在，我怕的并不是那艰苦严峻的生活，而是不能再学习和认识我迫切想了解的世界。对我来说，不学习，毋宁死。——罗蒙诺索夫 20. 知之为知之，不知为不知，是知也。 21. 成功=艰苦劳动+正确方法+少说空话。——爱因斯坦 22. 千里之行，始于足下——老子 23. 大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。 24. 在所有的过错中，我们最易于原谅的就是懒散。——拉罗什富科 25. 做一个决定，并不难，难的是付诸行动，并且坚持到底。 26. 让奋斗之花遍地盛开；让奋斗的清泉在泉眼中喷涌而出；让奋斗的雄鹰在蓝天下翱翔；让奋斗的果实丰硕地结满大树下吧!奋斗就是路，世上本没有路，走的人多了，也便成了路，人生需要奋斗，去开辟属天你的那条新航路吧! 27. 琴弦松驰，弹不出动听的乐曲；生活散漫，点不燃生命的火焰。 28. 学然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也；知困，然后能自强也。——孔子 29. 失败缘于忽视细处，成功始于重视小事。 30. 当你还不能对自己说今天学到了什么东西时，你就不要去睡觉。——利希顿堡 31. 书籍是青年人不可分离的生活伴侣和导师。——高尔基 32. 读书百遍，其义自见。——《三国志》 33. 成长道路谁都会受伤，我们才刚刚起航，必须学会坚强。 34. 不学自知，不问自晓，古今行事，未之有也。 ——王充 35. 人生应该如蜡烛一样，从顶燃到底，一直都是光明的。——萧楚女 36. 读书勿求多，岁月既积，卷帙自富 。(清)冯班 37. 我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基 38. 不是享乐，也不是受苦；而是行动，在每个明天，我们命定的目标和道路，都要比今天前进一步。——《人生礼赞》 39. 游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰·贝勒斯 40. 千教万教教人求真，千学万学学做真人。——陶行知 41. 攀登科学高峰，就像登山户外员攀登珠穆朗玛峰一样，要克服无数艰难险阻，懦夫和懒汉是不可能享受到胜利的喜悦和愉悦的。——陈景润 42. 毅力可以征服任何一座高峰。 43. 再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双脚也无法到达。 44. 黑发不知勤学早，白发方悔读书迟。——颜真卿 45. 能力是一个人的长度；勤奋是一个人的宽度；善于抓住机遇构成这个人的高度。长度宽度高度的乘积，就能算出我们每个人的生命容量。 46. 成功=艰苦劳动+正确方法+少说空话。 ——爱因斯坦 47. 业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随。——韩愈 48. 立身以立学为先，立学以读书为本。——欧阳修 49. 饭可以一日不吃，觉可以一日不睡，书不可以一日不读。——毛泽东 50. 用宝珠打扮自己，不如用知识充实自己。 51. 历史使人明智，诗歌使人聪慧，数学使人精确，哲学使人深刻，伦理使人庄重，逻辑使人善辩。——培根 52. 那一个大学生领悟愈好，他就愈应受人尊敬，至于他是什么人的儿子，那是不必过问的。——罗蒙诺索夫 53. 立身以立学为先，立学以读书为本。 54. 没有哪一个聪明人会否定痛苦与忧愁的锻炼价值。——赫胥黎 55. 人最可悲的是自己不能战胜自己。 56. 在艺术上我决不是一个天才。为了探求精深的艺术技巧，我曾在苦海中沉浮，渐渐从混沌中看到光明。苍天没有给我什么独得之厚，我的每一步前进，都付出了通宵达旦的艰苦劳动和霜晨雨夜的冥思苦想。——范曾 57. 现在，我怕的并不是那艰苦严峻的生活，而是不能再学习和认识我迫切想了解的世界。对我来说不学习，毋宁死。——罗蒙诺索夫 58. 学习上做一眼勤、手勤、脑勤，就可以成为有学问的人。——吴晗 59. 学习知识要善于思考，思考，再思.我就是靠这个方法成为科学家的。 ——爱因斯坦 60. 在泪水中浸泡过的微笑最灿烂，从迷惘中走出来的灵魂最清醒。 61. 莫等闲，白了少年头，空悲切。——岳飞 62. 念高危，则思谦冲而自牧；惧满盈，则思江海下百川。——魏征：《谏太宗十思疏》 63. 只要功夫深，铁杵磨成针。 64. 勤劳一日，可得一夜安眠；勤劳一生，可得幸福长眠。——达·芬奇 65. 外在压力增加时，就应增强内在的动力。 66. 无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。 67. 要先打败任何事情得先学会打败自己。 68. 礼貌是一种语言。它的规则与实行，主要要从观察，从那些有教养的人们举止上去学习。——洛克 69. 想哭就哭，想笑就笑。不要因为世界虚伪，你也变得虚伪。 70. 积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患
精品人教版高中物理必修2第7章第5节相对论时空观与牛顿力学的局限性课件
（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都 是相同的。表明了经典时空观与相对论时空观的不同。
新知讲解
2．相对论时空观的内容 认为时间和空间是相互联系、相互影响的，并且与物质的存在及运 动有关。
思考讨论：在经典物理学中，如果两个事件在一个参考系中是同 时的，在另一个参考系中一定也是同时的。但是，如果按照爱因 斯坦的两个假设，结论还是这样吗？
新知讲解
（2）.牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地面上 物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合， 是人类认识史上的一次重大飞跃. 牛顿力学在如此广阔的领域里与实际相符合，显示了牛顿运动 定律的正确性和牛顿力学的魅力
新知讲解
2、局限性 （1）物体在以接近光速运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的 结论并不相同的。所以经典力学只适用于物体的低速运动。 （2）在微观世界中，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发 现它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性，量子力学能很好地描述 微观粒子的运动规律。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
一地点完成这个动作的时间间隔为Δt，则
Δτ Δt= _____________
1- ( v )2
c
（1）
由于
1－(
v c
)2<
1，所以总有
Δt
>Δτ，此种情况称为时间延缓效应。
新知讲解
4、长度收缩效应
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
爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。
新知讲解
思考与讨论:已知µ子低速运动时的平均寿命是3.0 µs。当µ子以0.99 c 的速度飞行，若选择µ子为参考系，此时µ子的平均寿命是多少？对 于地面上的观测者来说，平均寿命又是多少？
新知讲解
2．相对论时空观的内容 认为时间和空间是相互联系、相互影响的，并且与物质的存在及运 动有关。
思考讨论：在经典物理学中，如果两个事件在一个参考系中是同 时的，在另一个参考系中一定也是同时的。但是，如果按照爱因 斯坦的两个假设，结论还是这样吗？
新知讲解
（2）.牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地面上 物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合， 是人类认识史上的一次重大飞跃. 牛顿力学在如此广阔的领域里与实际相符合，显示了牛顿运动 定律的正确性和牛顿力学的魅力
新知讲解
2、局限性 （1）物体在以接近光速运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的 结论并不相同的。所以经典力学只适用于物体的低速运动。 （2）在微观世界中，发现了电子、质子、中子等微观粒子，而且发 现它们不仅具有粒子性，同时还具有波动性，量子力学能很好地描述 微观粒子的运动规律。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
一地点完成这个动作的时间间隔为Δt，则
Δτ Δt= _____________
1- ( v )2
c
（1）
由于
1－(
v c
)2<
1，所以总有
Δt
>Δτ，此种情况称为时间延缓效应。
新知讲解
4、长度收缩效应
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
爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。
新知讲解
思考与讨论:已知µ子低速运动时的平均寿命是3.0 µs。当µ子以0.99 c 的速度飞行，若选择µ子为参考系，此时µ子的平均寿命是多少？对 于地面上的观测者来说，平均寿命又是多少？
人教版高中物理必修第二册课件：相对论时空观与牛顿力学的相对性
m m0
1
v2 c2
宏观物体的速度 不可能达到光速
m为运动质量 ﹥ m0为静止质量
狭义相对论时空观与经典时空观的区别：
经典时空观： 空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间和时
间没有什么联系 相对论时空观：
空间和时间与物质的运动状态有关 虽然相对论更具有普遍性，但经典物理学作为相对论在宏观低速时 的特例，在自己的适用范围内还可以继续发挥作用
经典的相对性原理
（1）惯性系： 牛顿运动定律成立的参考系。 相对于一个惯性参考系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯
性系。 （2）伽利略相对性原理
力学规律在任何惯性系中都是相同的.
设想人类可以利用飞船以0.2c 的速度进行星际航行。如果飞船向 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的 速度是多少？
人教版高中物理必修第二册课件：相 对论时 空观与 牛顿力 学的相 对性
人教版高中物理必修第二册课件：相 对论时 空观与 牛顿力 学的相 对性
人教版高中物理必修第二册课件：相 对论时 空观与 牛顿力 学的相 对性
第七章 万有引力与宇宙航行
7.5 相对论时空观与牛顿力学的相对性
人教版高中物理必修第二册课件：相 对论时 空观与 牛顿力 学的相 对性
学习目标
1. 知道牛顿力学的局限性， 2.了解经典力学在科学研究和生产技术中的应用， 3.体会人类对自然界的探索是不断深入的。 4.初步了解相对论的时空观，关注宇宙起源和演化研究进展。
[例1] 关于狭义相对论，下列说法不正确的是( ) A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理 规律都是相同的 B.狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速
度都等于c，与光源的运动无关
2021年高中物理人教版(新教材)必修第二册课件：第7章 第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性
同时
绝对性
相对性
长度
绝对性
相对性
光速
可变(遵循经典速度变换 规律)
不变
物理规律
－
在不同惯性参考系中其形式相同
典例剖析
• 它们的典长例度如1 都图是，在假静设止一状根态10下m测长量的的梭。镖以以下光叙速述穿中过最一好根的10描m述长了的梭管镖子穿，
过管子的情况的是
()
• A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它
D
• B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来
• C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖
• D．所有这些都与观察者的运动情况有关
思路引导：“尺缩”效应公式 l＝l0 1－vc2中的 l 和 l0 是具有相对
性的，到底是管子收缩变短还是梭镖收缩变短，要看观察者所处的参考
学是自己在一定条件下的________否情定形。 特殊
预习自测
• 『判一判』
• (1)在不同的惯性系中，光速是不同的。 ( )
×
• (2)由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研究力学问题时可以选
择任何惯性系。
()
√
• (3)按照经典时空观，某一事件的发展过程，在不同的惯性系中观察，它们的
时间间隔是相同的。
系。
• 解析：如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么 梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全在管子内部，然而当你 和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以 看到梭镖两端都伸出管子。
对点训练
• 1．如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A、B、C三个时钟，
到该光束的传播速度为
第七章第5节相对论时空观(课件)物理高一必修2人教版
世上已千年。
四 长度收缩
地面参考系：
事件
位置
时刻
杆右端B’经过地面A点
地面A点
1
杆左端A’经过地面A点
地面A点
2
经历时间
∆ = 2 − 1
四 长度收缩
列车参考系：
事件
位置
时刻
A经过列车B’点
列车B’点
1′
A经过列车A’点
列车A’点
2′
经历时间
∆ ′ = 2′ − 1′
四 长度收缩
谢谢观看
• 虫洞（爱因斯坦—罗森桥）
是指火车开始钻出山洞和洞口的时钟指向
10：10同时发生。
二 同时性的相对性
1.同时性的重要性
“在我的相对论里，我的空间每一点都安放了钟，但实际上在我的房间里，
甚至连一个钟都没有”
二 同时性的相对性
2.同时性的判断方法
（1）发生在同一地点的两事件，如果发生时，时钟的读数相同，那么
这两事件同时发生。
∆ ′ = 2′ − 1′
三 时钟延缓
地面参考系：
事件
位置
时刻
发出一束光
A点
1
接收一束光
B点
2
经历时间
∆ = 2 − 1
列车参考系：
∆ ′
2
=
1
1
2
2
地面参考系： ( ∆) = + ( ∆)2
2
2
三 时钟延缓
∆ =
2/
2
1− 2
∆ =
∆ ′
2
1− 2
7.5相对论时空观
一、 光速不变原理
牛顿力学中，选取的参考系不同，
四 长度收缩
地面参考系：
事件
位置
时刻
杆右端B’经过地面A点
地面A点
1
杆左端A’经过地面A点
地面A点
2
经历时间
∆ = 2 − 1
四 长度收缩
列车参考系：
事件
位置
时刻
A经过列车B’点
列车B’点
1′
A经过列车A’点
列车A’点
2′
经历时间
∆ ′ = 2′ − 1′
四 长度收缩
谢谢观看
• 虫洞（爱因斯坦—罗森桥）
是指火车开始钻出山洞和洞口的时钟指向
10：10同时发生。
二 同时性的相对性
1.同时性的重要性
“在我的相对论里，我的空间每一点都安放了钟，但实际上在我的房间里，
甚至连一个钟都没有”
二 同时性的相对性
2.同时性的判断方法
（1）发生在同一地点的两事件，如果发生时，时钟的读数相同，那么
这两事件同时发生。
∆ ′ = 2′ − 1′
三 时钟延缓
地面参考系：
事件
位置
时刻
发出一束光
A点
1
接收一束光
B点
2
经历时间
∆ = 2 − 1
列车参考系：
∆ ′
2
=
1
1
2
2
地面参考系： ( ∆) = + ( ∆)2
2
2
三 时钟延缓
∆ =
2/
2
1− 2
∆ =
∆ ′
2
1− 2
7.5相对论时空观
一、 光速不变原理
牛顿力学中，选取的参考系不同，
人教版高中物理必修第二册课件7.5相对论时空观与牛顿力学的相对性(共23张PPT)
4.从宏观到微观
（1）19世纪末20世纪初，物理学研究深入到微观世界，发现了电
子、质子、中子等微观粒子，而且发现它们不仅具有粒子性，同
A．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义相对论中，物体的质量也不随运动状态而改变 狭义相对论只涉及惯性参考系，不涉及非惯性参考系，选项D错误，C正确。
在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都相同 狭义相对论只涉及惯性参考系，不涉及非惯性参考系，选项D错误，C正确。
狭义相对论时空观与经典时空观的区别：
相对论的时空观念与人们固有的时空观念差 别很大，很难被普通人所理解。人们都称赞爱因 斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大的内容。这使 人们想起英国诗人波谱歌颂牛顿的诗句:
狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关 经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的 （4）令人高兴的是，我们这种认识与物理学的伟大奠基者牛顿的看法是一致的。 人们对空间和时间概念的扬弃与修正，推动着物理研究的深化，扩展着人类的科学视野。 （1）物体运动的特征就是它的位置随时间而发生变化，因而要描述物体运动就应该对空间和时间有一些认识。 这样，空间和时间不再与物体及运动无关而独立存在了。 魔鬼说：“让爱因斯坦去吧，” 力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的
第七章 万有引力与宇宙航行
7.5 相对论时空观与牛顿力学的相对性
学习目标
1. 知道牛顿力学的局限性， 2.了解经典力学在科学研究和生产技术中的应用， 3.体会人类对自然界的探索是不断深入的。 4.初步了解相对论的时空观，关注宇宙起源和演化研究进展。
经典的相对性原理
（1）惯性系： 牛顿运动定律成立的参考系。 相对于一个惯性参考系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯
人教版(新教材)高中物理必修2： 7.5 相对论时空观与牛顿力学的局限性精品课件
——霍金《时间简史》
二、牛顿力学的成就与局限性
经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是树立了
人们对牛顿物理学的尊敬.
著名物理学家杨振宁 曾赞颂到：“如果一 定要举出某个人、某 一天作为近代科学诞 生的标志，我选牛顿 《自然哲学的数学原 理》在1687年出版 的那一天。”
经典力学的发展历程
重大成就
1971年铯原子钟实验 将铯原子钟放在飞机 上，沿赤道向东和向 西绕地球一周，回到 原处后，分别比静止 在地面上的钟慢59纳 秒和快273纳秒。
地球以一定的角速度向东转， 地面不是惯性系，而从地心指 向太阳的参考系是惯性系（忽 略地球公转）。飞机的速度总 小于地球自转速度，所以无论 飞机向东还是向西，它相对于 惯性系都是向东，只是前者速 度大，后者小。而地面上的钟 的转速度介于二者之间。
20世纪初，著名物理学家爱因斯坦 创立了狭义相对论。爱因斯坦在狭 义相对论中阐述了物体以接近光速 运动所遵循的规律，得出了一些不 同于经典力学的观念和结论。
高速世界（接近光速） 物体的质量随速度的增大而增大
随着物体运动 速度的加快， 时间会变慢。
以接近光速运行的火箭的长度会 比它静止时更短，尽管乘坐火箭 的人看来并没有什么两样。爱因 斯坦指出，任何物体以光速运动 时，其长度将会缩短为零。
阿基米德发现浮力定律 开普勒发现行星运动定律 伽利略阐明了运动的相对性原理 伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理 帕斯卡发现帕斯卡原理 马德堡半球实验：验证大气压力 发现胡克定律——弹簧弹力和形变的关系 牛顿发表《自然哲学的数学原理》，阐明了运动定律和万 有引力定律
时间
公元前三世纪 1609，1619
我们知道，若河中的水以相对于岸的速度v水岸流动， 河中的船以相对于水的速度v船水顺流而下.则船相对于 的速度为v船岸= v船水+ v水岸.
二、牛顿力学的成就与局限性
经典力学的基础是牛顿运动定律，万有引力定律更是树立了
人们对牛顿物理学的尊敬.
著名物理学家杨振宁 曾赞颂到：“如果一 定要举出某个人、某 一天作为近代科学诞 生的标志，我选牛顿 《自然哲学的数学原 理》在1687年出版 的那一天。”
经典力学的发展历程
重大成就
1971年铯原子钟实验 将铯原子钟放在飞机 上，沿赤道向东和向 西绕地球一周，回到 原处后，分别比静止 在地面上的钟慢59纳 秒和快273纳秒。
地球以一定的角速度向东转， 地面不是惯性系，而从地心指 向太阳的参考系是惯性系（忽 略地球公转）。飞机的速度总 小于地球自转速度，所以无论 飞机向东还是向西，它相对于 惯性系都是向东，只是前者速 度大，后者小。而地面上的钟 的转速度介于二者之间。
20世纪初，著名物理学家爱因斯坦 创立了狭义相对论。爱因斯坦在狭 义相对论中阐述了物体以接近光速 运动所遵循的规律，得出了一些不 同于经典力学的观念和结论。
高速世界（接近光速） 物体的质量随速度的增大而增大
随着物体运动 速度的加快， 时间会变慢。
以接近光速运行的火箭的长度会 比它静止时更短，尽管乘坐火箭 的人看来并没有什么两样。爱因 斯坦指出，任何物体以光速运动 时，其长度将会缩短为零。
阿基米德发现浮力定律 开普勒发现行星运动定律 伽利略阐明了运动的相对性原理 伽利略发现了自由落体运动规律、惯性原理 帕斯卡发现帕斯卡原理 马德堡半球实验：验证大气压力 发现胡克定律——弹簧弹力和形变的关系 牛顿发表《自然哲学的数学原理》，阐明了运动定律和万 有引力定律
时间
公元前三世纪 1609，1619
我们知道，若河中的水以相对于岸的速度v水岸流动， 河中的船以相对于水的速度v船水顺流而下.则船相对于 的速度为v船岸= v船水+ v水岸.
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所以以太理论猜测真空当中并不是什么都没有，而是存在一种物质以太。第二个疑问也就是我们刚才说的伽利略相 对性。起初我们认为地球是静止的，后来发现地球绕着太阳转。我们又认为太阳是绝对静止的，后来又发现太阳在 银河系中也是不停运动的。直到后来又发现从另一个星系来看银河系也在运动。所以人类一直在寻找一个绝对静止 的物体，以太学说则完美的解决了这一问题，人们猜测以太就是一直寻找的世界上绝对静止的物质。以太理论说的 就是：宇宙当中充斥着一种看不见摸不着，无色无味也没有任何属性的物质叫做以太，正是因为以太的存在光才能 够在真空当中传播。当然这套理论在我们今天看来是很荒谬的，可在当时引起了不小的轰动，直到后来有两个人做 了一个实验宣告以太理论的失败，这两个人就是迈克尔逊和莫雷。1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做了一 个用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的著名实验，结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的， 由此否定了以太的存在，从而动摇了经典物理学的基础，成为近代物理学的一个开端，在物理学的发展史上占有十 分重要的地位
在菲茨杰拉德和洛伦兹的想象中，路程是因为受到了以太风的压力才收缩的 ，可爱因斯坦却不这么认为，他认为造成路程压缩的是运动本身，我们都知 道v=s/t，如果想使速度不变我们只能同时调整两个参数s和t，是否可能存在 这样一种现象即在不同观察者看来，两者的路程和时间都会不一样呢？因此 爱因斯坦的基本设定初步获得了两个果实，一个是时间膨胀效应（即动钟变 慢），一个是长度收缩效应（即动尺变短）。这两个果实在当时的世界观是 具有颠覆性的，因为人们一直相信世界上存在着一个宇宙时间，人们公用着 这个时间。不过在爱因斯坦看来时间是独立的，彼此的时间因运动速度不同 而产生了差异。接下来我们就具体来看一下如何理解时间膨胀和长度收缩效 应。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
那么迈克尔逊莫雷实验中的光速恒定到底是为什么呢？ 当时人们为了解决这个困难，提出了三种可能： （1）麦克斯韦电磁理论有错，正确的电磁方程组应满足伽利略不变性。 （2）牛顿力学与麦克斯韦电磁理论都对，但麦克斯韦电磁理论只在某一特殊的惯性系成立。 （3）牛顿力学与伽利略变换不对，应存在某种变换，麦克斯韦电磁理论在这种新的变换下具有不变性。这意味着经典 牛顿力学要作修改，修改后的力学方程在新的变换下具有不变性。 正是因为物理学界出现了巨大的分歧，才给了爱因斯坦统一力学的机会，爱因斯坦的聪明之处在于既然我们无法和事 实争辩那么就一定是我们的常识出现了错误。于是灵机一动既然想不通那就不想了直接把光速恒定变成原理，既然找 不到绝对静止的物质那就不找了，我们只研究相对性并且把伽利略的相对性扩大，从力学扩展到所有自然定律。所以 爱因斯坦就有了狭义相对论的两条基本假设，第一条假设：凡是相对于彼此是一致运动的参考系，光在期间真空中的 速度都一样。第二条假设：凡是相对于彼此是一致运动的参考系所有自然定律都一样（一致运动指的是相对静止或者 匀速运动的参考系）而狭义相对论的所有理论都是基于这两条假设产生的。
然而深信着以太理论的人们仍然在寻找最后的反击。1892年一个叫菲茨杰拉德的爱尔兰人提出了一 个假说叫做“菲茨杰拉德收缩”他认为以太风的压力会压缩物质，因此正面对着以太风的光并不是光 速不变的，而是由于以太风的压力使光速和路程都变小了，所以时间才不变。但这个假说并不能反 正，因为如果你想测出这段距离就必须保持和这段路程有相同的速度和方向，因此测量的尺子也被 压缩了。一年之后荷兰物理学家洛伦兹用数学公式描述了菲茨杰拉德的假说，也就是我们今天听到 的洛伦兹变换。
相对论简介
1、相对论的产生背景：
故事的主人公大家都很熟悉——阿尔伯特￭爱因斯坦，这个智商最高的人也有着和普通人一样的童年，爱因斯坦是一个 反抗权威的人，他被父母留在德国上高中，但他觉得德国的教育体系过于死板充满了军国主义，所以他就辍学了。随 后跟随自己的父亲去了意大利，他的父亲在意大利开了一个发电厂，而在当时电磁学成熟了并没有几年，不过却对人 们工业的发展带来了翻天覆地的变化。随后爱因斯坦又游手好闲了几年，然后去了瑞士学习，毕业之后也没有读研而 是去了专利局当了一个普通的职员相当于现在的公务员。但也正是这份很闲的工作给了爱因斯坦充分的思考时间。 1905年年仅25岁的爱因斯坦写了5篇论文，其中有三篇论文投给了当时物理学界著名的期刊《物理学年鉴》，这三篇 论文在我们现在看来每一篇都足以获得诺贝尔物理学奖。第一篇论文爱因斯坦计算了原子的大小，证明了物质即微粒 的观点是正确的。第二篇奠定了量子力学的基础。第三篇也是我们主要要说的，介绍了相对论思想即《论动体的电动 力学》，后人称作“狭义相对论”。狭义相对论到底讲了些什么？在讲狭义相对论之前我们先来介绍下所有铺垫狭义 相对论的理论基础。
爱因斯坦时期学习的是有着近300年历史的牛顿力学。牛顿力学解释了引力作用，我们知道物体的自由落体运动是因 为地球引力，但牛顿自己也发现自己的公式并不能解释所有的力，因为并不是只有自由落体的物体才会运动。牛顿的 这个疑问直到19世纪才得到解答，一直到人们发现电磁力提出了“场”的概念。我们知道1831年法拉第提出了电磁感 应定律，同年麦克斯韦出生，后来两人成为了忘年交，两个人共同构筑了电磁学的科学理论体系。我们重点来说一下 麦克斯韦，麦克斯韦通过自己的方程组预言了电磁波的存在，还推导出了电磁波的传输速度接近于每秒钟30万公里。 这与当时测量的光速十分接近，进而证明了光也是一种电磁波。相对论的主要矛盾就要从这里说起。麦克斯韦的方程 组说光速应该是一个恒定值，但在信奉经典伽利略相对性的人看来这是不可理喻的。按照伽利略的相对性，两个人向 相反方向走，一个人的速度是3m/s，另一个人的速度是4m/s，那么两个人的相对速度应该是7m/s才对，所以光速怎么 可能是恒定值？这里还要说到另外一个理论—以太学说。以太理论的提出实际上是为了解决物理学的两大疑问，第一 个疑问，当时的物理学界认为任何物质的传播都需要介质，可是光为什么可以在真空中传播呢？