相对论时空观与牛顿力学的局限性-课件.pptx

1、精品课件第七章 万有引力与宇宙航行新人教版 相对论时空观与牛顿力学的局限性相对论时空观与牛顿力学的局限性特级教师优秀课件精选教学目标教学目标了解经典力学的发展历程和伟大成就认识经典力学的局限性和适用范围初步了解微观和高速世界中的奇妙现象了解相对论、量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用教学重点教学重点教学难点教学难点牛顿运动定律的适用范围高速运动的物体，速度和质量之间的关系牛顿牛顿运动定律研究的是运动和力的关系我们知道了物体做各种运动的原因我们可以创设条件,控制物体,按照我们的想法去运动!万有引力定律研究的是天上物体的运动我们利用它们来计算天体的质量还发现了未

2、知天体探测月球探测火星,去探索更远的宇宙遵循牛顿运动定律牛顿经典力学的成就经典力学的成就牛顿牛顿运动定律是经典力学的基础万有引力定律更确立了牛顿的地位建立了完整的经典力学体系如果说我看得远，那是因为我站在巨人们的肩上经典力学的成就经典力学的成就哥白尼伽利略笛卡尔开普勒提出日心说自由落体运动规律力学相对性原理惯性定律开普勒三定律科学家对经典力学的贡献科学家对经典力学的贡献我们不仅学习了经典力学的知识，而且还学习了科学的研究方法伽利略研究落体运动的过程：逻辑推理猜想与假说实验验证合理外推经典力学的成就经典力学的成就-科学的研究方法科学的研究方法从地面上的物体、大到天体的运动,经典力学在广阔的领域里

3、,与实际相符合,这个显示了牛顿运动定律的正确性，当然也显示了经典力学的魅力但是，到了19世纪，经典力学遇到了一些困难知道牛顿经典力学只适用于低速了解高速（接近光速）时要使用狭义相对论知道牛顿经典力学是狭义相对论在低速时的近似低速经典力学的局限性经典力学的局限性从低速到高速从低速到高速实验室中测定子的寿命只有2微秒在地面上，应该检测不到高空下来的子科学家偏偏在地面上检测到了高空下来的子在万米高空产生的u子，以0.99c 的速度穿越大气层算一下 u子穿越需要多久？大约33微秒理论计算结果和实际偏差很大？1905年发表狭义相对论很清楚地解释了为何在地面上能检测到子从高速运动的子看大气层,大气层变薄了

4、站在地面上的人看高速运动的子,子的寿命变长了爱因斯坦尺缩效应钟慢效应经典力学的局限性经典力学的局限性从低速到高速从低速到高速相对论时空观两条基本假设认为：经典时空观认为：1、不同惯性参考系，物理规律相同2、任何惯性系光速不变1、同时是相对的2、动尺变短3、动钟变慢4、运动物体质量变大 1、同时是绝对的2、时间间隔是绝对的3、空间距离是绝对的时间、长度与质量都和物体的运动有关时间、长度与质量都和物体的运动状态没有关系经典力学的局限性经典力学的局限性时间和空间时间和空间狭义相对论认为物体的质量m和物体的运动状态有关物体速度为v时的质量物体静止时的质量真空中的光速经典力学的局限性经典力学的局限性从低

5、速到高速从低速到高速在高空中以速度 飞行的飞机，其质量为其静止时质量的多少倍？如果以上飞机的速度达到 ，那么此时其质量为静止时质量的多少倍？经典力学完全适用经典力学不再适用此时，利用狭义相对论来解决问题动尺变短又是怎么回事儿呢？经典力学的局限性经典力学的局限性从低速到高速从低速到高速狭义相对论认为物体的长度l和物体的运动状态有关动钟变慢是怎么回事儿？物体速度为v时的长度物体静止时的长度真空中的光速经典力学的局限性经典力学的局限性从低速到高速从低速到高速狭义相对论认为物体生命过程的持续时间t和物体的运动状态有关经典力学在研究 运动物体的问题时具有局限性高速（接近光速）真空中的光速物体静止时的时间

6、 物体速度为v时的时间 经典力学的局限性经典力学的局限性从低速到高速从低速到高速19世纪末和20世界初，物理学研究深入到微观世界经典力学又遇到了困难知道牛顿经典力学只适用于宏观，微观要使用量子力学知道牛顿经典力学只适用于弱引力，微观要使用广义相对论宏观、弱引力伦琴汤姆生贝克勒尔发现X射线发现电子发现天然放射线经典力学的局限性经典力学的局限性从宏观到微观从宏观到微观电子穿过小孔以后，到达了影子区域经典力学无法解释这一现象经典力学的局限性经典力学的局限性从宏观到微观从宏观到微观二十世纪二十年代普朗克创立量子力学很好地解释了这种微观现象经典力学在微观领域具有局限性普朗克经典力学的局限性经典力学的局限

7、性从宏观到微观从宏观到微观经典力学在研究强引力问题时，遇到了困难天王星轨道的实际运动情况，跟用牛顿运动定律计算出来的理论有差异用牛顿力学发现了海王星经典力学的局限性经典力学的局限性从弱引力到强引力从弱引力到强引力后来发现水星轨道的实际运动情况与牛顿运动定律计算出来的理论也有差异用牛顿力学计算出“祝融星”未观测到，这颗未知行星不存在经典力学在强引力领域具有局限性？经典力学的局限性经典力学的局限性从弱引力到强引力从弱引力到强引力爱因斯坦在1915年,爱因斯坦发表了 广义相对论很好地解释了水星的轨道根据牛顿万有引力定律，引力与距离有“平方反比”规律经典力学的局限性经典力学的局限性从弱引力到强引力从弱

8、引力到强引力假定一个球形天体的总质量不变，压缩它的半径到原来的二分之一，引力增到原来的四倍爱因斯坦引力理论表明，这个力实际上增加得更快些爱因斯坦同时还预言光线在强引力的作用下可以弯曲在地球上一定区域的人，可以看到太阳背后的那颗恒星1919年，5月29日，发生日全食，英国的考察队在几内亚湾和巴西观测到了那颗恒星，预言被证实经典力学的局限性经典力学的局限性从弱引力到强引力从弱引力到强引力有些情况下，经典力学的结论会与事实有很大的偏差，以至于不再适用。请说出哪些情况下经典力学显现了这样的局限性。经典力学在高速、微观、强引力领域具有局限性问题与练习问题与练习我想知道为什么?我想知道为什么?我想知道为什么我想知道为什么?我想知道,究竟为什么,我非要知道为什么我想知道为什么?费曼学无止境学无止境当物体的运动速度远小于光速c时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别当另一个重要常数即“普朗克常数”可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别经典力学适用范围注意：相对论和量子力学都没有否定经典力学，经典力学只是它们在一定条件下的特殊情形低速宏观弱引力狭义相对论量子力学广义相对论高速微观强引力总结总结【分析】【解答】【点评】例题例题【分析】【解答】例题例题