問題：設想人類可以利用飛船以0.2c的速度進行星際航行。若飛船向正前方的某一星球發射一束激光，該星球上的觀察者測量到的激光的速度是多少？新課導入7.5相對論時空觀與牛頓力學的局限性[物理觀念]地球繞太陽公轉的速度約為3×104m/s,設在美國伊利諾伊州費米實驗室的粒子加速器可以把電子加速到0.999999999987倍光速的速度,請思考:(1)地球的公轉速度在狹義相對論中屬于低速還是高速?被加速器加速后的電子的速度屬于低速還是高速?(2)在地面上校準的兩只鐘,一只留在地面上,一只隨宇宙飛船遨游太空,隔一段時間飛船返回地面時,兩只鐘顯示的時間相同嗎?[答案]地球的公轉速度屬于低速,被加速器加速后的電子的速度屬于高速.[答案]不相同.學習任務一

相對論時空觀

1.相對性原理（愛因斯坦相對性原理）：所有物理規律在一切慣性參考系中都具有相同的形式。

即力學定律從一個慣性系換算到另一個慣性系時，定律的表述形式保持不變。2.光速不變原理：在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速c都一樣（c=3×108m/s）。

不管光源與觀察者之間的相對運動如何，在任一慣性系中所測得的真空中的光速都是相等的。

愛因斯坦經過不懈的探索加上非凡的抽象思維能力，最終撥開了物理學天空中令人不安的“烏云”，提出了著名的相對論（relativity）。他于1905年提出兩個基本假設：學習任務一

相對論時空觀1.時間延緩效應

經典時空觀認為，時間是絕對時間，就像一條長河，源源不斷地從過去到現在直至將來，與運動無關。而相對論時空觀則認為，當時鐘相對于觀測者靜止時，時鐘走得快些；當時鐘相對于觀測者高速運動時，觀測者則認為時鐘變慢了。分析：在此過程中，車上的鐘走過的時間為，稱固有時.靜止在地面上的觀察者看來，由于列車在高速行駛測得該過程經歷的時間為設車廂高度為h，列車行駛速度為v,則對運動長度的測量問題怎么測？同時測將桿固定在x軸上。在K'系中桿的長度為：K系中桿的長度是：利用洛侖茲變換式有：2.長度收縮效應桿相對于觀察者靜止時測得的長度叫原長也稱靜長。

桿相對于觀察者運動時，在運動方向上測得的長度縮短。這種現象稱為長度收縮。（2）尺縮效應只在相對運動方向上發生；原長最長（1）討論在K中的觀察者在K'中的觀察者

（3）相對效應學習任務一例1(多選)一枚火箭靜止于地面時長為30m,兩個完全相同的時鐘分別放在火箭內和地面上.火箭以速度v飛行,光速為c,下列判斷正確的是 (

)A.若v=0.5c,則火箭上的觀察者測得火箭的長度仍為30mB.若v=0.5c,則地面上的觀察者測得火箭的長度仍為30mC.若v=0.5c,則火箭上的觀察者認為地面上的時鐘走得快D.若v=0.5c,則地面上的觀察者認為火箭上的時鐘走得慢AD學習任務一

可見，在非慣性系中，牛頓定律不再成立。學習任務二

牛頓力學的成就與局限性經典力學受速度限制的分析伽利略和牛頓的絕對時空觀認為，同一物體運動的時間和長度（位移）在不同的參考系中，測量結果是相同的。牛頓力學的絕對時空觀絕對的，真正的和數學的時間自己流逝著，并由于它的本性而均勻的與任何外界對象無關的流逝著——牛頓絕對空間，就其本質來說，獨立于外界任何事物，總是始終如一和靜止不動的——牛頓經典力學的局限性高速世界（接近光速）隨著物體運動速度的加快，時間會變慢。以接近光速運行的火箭的長度會比它靜止時更短，盡管乘坐火箭的人看來并沒有什么兩樣。愛因斯坦指出，任何物體以光速運動時，其長度將會縮短為零。物體的質量隨速度的增大而增大1905年，愛因斯坦提出，物體高速時（接近光速），物體所占空間（如長度），物理、化學過程，生命持續時間，都與運動狀態有關，時間與空間都與運動相關聯了------------狹義相對論變式2

下列關于經典力學的說法正確的是 (

)A.經典力學適用于宏觀、低速(遠小于光速)運動的物體B.經典力學適用于微觀、高速(接近光速)運動的粒子C.相對論和量子力學的出現,表明經典力學已被完全否定了D.經典力學在理論和實踐上取得了巨大的成功,從地面到天體的運動都服從經典力學的規律,因此任何情況下都適用學習任務二

A[解析]經典力學是狹義相對論在低速(v?c)條件下的近似,即只要速度遠小于光速,經過數學變換狹義相對論的公式就全部變化為經典力學的公式,故A正確,B、D錯誤;相對論與量子力學并沒有完全否定經典力學,故C錯誤.學習任務二牛頓力學與相對論、量子力學是歷史發展的不同階段的產物.我們對自然界的認識過程都是從膚淺到深刻,從片面到全面,不斷深入和完善的,所以理論的完善也需要一個過程,在歷史發展的不同階段,人類建立了牛頓力學和相對論、量子力學理論.牛頓力學理論不可能窮盡一切真理,必有其局限性,現在可認為牛頓力學理論是狹義相對論和量子力學的特例.學習任務二牛頓力學與相對論、量子力學是歷史發展的不同階段的產物.我們對自然界的認識過程都是從膚淺到深刻,從片面到全面,不斷深入和完善的,所以理論的完善也需要一個過程,在歷史發展的不同階段,人類建立了牛頓力學和相對論、量子力學理論.牛頓力學理論不可能窮盡一切真理,必有其局限性,現在可認為牛頓力學理論是狹義相對論和量子力學的特例.相對論時空觀與牛頓力學的局限性相對論時空觀牛頓力學的成就與局限性光速不變原理：c=3×108米/秒相對性原理：時間和空間都是相對的經典力學適用于低速宏觀運動不適用于高速微觀運動科學是不斷發展和完善的時間延緩效應：長度收縮效應：課堂小結課后習題1.一列火車以速度v相對地面運動（圖7.5-4）。如果地面上的人測得，某光源發出的閃光同時到達車廂的前壁后壁，那么按照火車上人的測量，閃光先到達前壁還是后壁？火車上的人怎樣解釋自己的測量結果？

課后習題2.以約8km/s的速度運行的