相对论时空观课件人教版必修第二册(共33张ppt).pptx

1、卫星的追及和相遇问题的两类情况?

2、卫星变轨的供需关系?

3、卫星变轨中的四句口诀(诗)?

4、飞船对接的两种方案?

5、同步卫星，近地卫星和赤道上物体的速度加速度角速度等关系?

6、什么是连续群和卫星群?

自然和自然的法则在黑暗中隐藏；

上帝说，让牛顿去吧!于是一切都被照亮。

魔鬼说，让爱因斯坦去吧!于是一切又回到黑暗中。

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。

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。”

牛顿的《自然哲学的数学原理》被评价为科学史上最伟大的著作

经典力学的发展过程

1.时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。这种绝对时

空观，也叫牛顿力学时空观。

在牛顿力学时空观里，时间像一条看不见的“长河”,均

匀地自行流逝着，空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其运动。所以不管选什么参考系，不管物体怎么运动，物体的时间、长度、质量等等的测量结果肯定是一样的。

什么是时间?

1.河水、树木，这是个事件还是个事物?事物

2.河水在流动，树木在生长呢?事件

所以时间就是表示一个变化的过程。

3.如果没有了时间，水还流动吗，树木还在生长吗?

4.要是没有空间树木往哪里长，水往哪里流呢?

于水的速度v船水顺流而下，则船相对于岸的速度为

V船岸=V船水+v水岸

设想人类可以利用飞船以0.2c的速度进行星际航行。若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否为1.2c?

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

二、相对论时空观

思考：19世纪，英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预

言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度等于光速c

。这个速度是相对哪个参考系而言的?

在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的所

以证明电磁波的传播速度等于光速c,无论对于哪个参考系而言都是一样的。

1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验

表明：

英国物理学家、数学家

迈克尔逊：波兰裔美国藉物理学家

麦克斯韦

在牛顿力学理论与电磁波理论的矛盾与冲突面前，一此物理学家仍坚持原有理论的基础观念，进行一些修补的工作，而爱因斯坦、庞加莱等人则主张彻底放弃某些与实验和观测不符的观点，如绝对时间的概念，

提出能够更好地解释实验事实的假设。

爱因斯坦

1.相对论的两个基本假设

(1)相对性原理：在不同的惯性参考系中，物理规律的

形式都是相同的。

(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。

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。

3.几个效应

(1)时间延缓效应

如果相当于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物

体完成某个动作的时间间隔为△t,地面上的人观察到该物体在同一地点

完成这个动作的时间间隔为△t,则

(1)

由于,所以总有△t△t,此种情况称为时间延缓效应。

(2)长度收缩效应

如果与杆相对静止的人测得杆长是1。,沿着杆的方向，以v相

对杆运动的人测得杆长是/,那么两者之间的关系是

(2)

由于1,所以总有/6,此种情况称为长度收缩效应。

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。

注意：

①沿着运动方向上的长度变短了，速度越大，变短得越多；

②在垂直于运动方向上长度不变.

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长度收缩

长度的相对性

17:20

回

0%

(3)质量增加效应

m₀为物体静止时的质量，m为物体以速度v运动时的质量，那么两

者之间的关系是

所以总有m₀m,此种情况称为质量增加效应。

由上面三个式子可以知道，运动物体的长度

(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)

以及物体的质量都跟物体运动状态有关。这个

结论具有革命性的意义，它反映的时空观称作

相对论时空观。

相对论时空观的第一次宏观验证是在1971年

进行的。当时在地面上将四只铯原子钟调整同步，然后把它们分别放在两架喷气式飞机上做环球飞行，一架向东飞，另一架向西飞。两架飞机各绕地球飞行一周后回到地面，与留在地面上的铯原子钟进行比较。实验结果与相对论的理论预言符合