物理课件经典时空观与相对论时空观.ppt

1-75 第二节 经典时空观与相对论时空观 第二节 经典时空观与相对论时空观 粤教版　第五章　经典力学与物理学的革命 第二节 经典时空观与相对论时空观 1.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。 2.伽利略相对性原理 对于所有的惯性系，力学规律都是相同的。 3.经典时空观（绝对时空观） 时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响。 4.经典力学的几个基本结论 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 不同的参考系中观察物体的运动情况可能不同，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 第二节 经典时空观与相对论时空观 5.经典时空观的困惑 当火车未动乘客行走, 观察者认为乘客的速度为V2 V1 当火车以V1运动, 乘客行走, 观察者认为乘客的速度为V2+ V1 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＝ 光速＝ 第二节 经典时空观与相对论时空观 经典时空观认为 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． 第二节 经典时空观与相对论时空观 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： 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 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 ①“同时”的相对性 ②运动的时钟变慢 ③运动的尺子缩短 ④物体质量随速度的增大而增大 注意:只有高速运动时，以上效应才明显。 第二节 经典时空观与相对论时空观 2.狭义相对论的基本结论 1.同时的相对性 2.运动的时钟变慢 第二节 经典时空观与相对论时空观 3:00 3:00 3:00 4:00 4:00 3:40 　　时钟相对于观察者静止时走得快，相对于观察者运动时，观察者会看到它变慢了，运动速度越快，效果越明显，即运动着的时钟要变慢。 M A v 对于车厢内的人： 对于车厢外的人： 第二节 经典时空观与相对论时空观 v M v M B v M A cΔt 2 vΔt 2 h h 3.运动的尺子变短 第二节 经典时空观与相对论时空观 v 　　一个物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大。相对于观察者运动时，观察者在运动方向上观测，它的长度缩短，速度越快，缩得越短。即运动的尺子要缩短。 车厢运行速度240000km/s 车上的人看到的车厢的长度： 车外的人看到的车厢的长度： 第二节 经典时空观与相对论时空观 v l L’ 4.物体质量随速度的增加而增大 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。 第二节 经典时空观与相对论时空观 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 时间和空间彼此独立,互不关联，且不受物质或运动的影响。 质量不变 空间距离的绝对性 时间间隔的绝对性 同时的绝对性 经典时空观 时间和空间相互关联，质量随物体的运动状态的改变而改变。 主要内容 质量随速度的增大而增大 运动的尺子变短 运动的时钟变慢 同时的相对性 主要结论 相对论时空观 第二节 经典时空观与相对论时空观