5．相对论时空观与牛顿力学的局限性
1．了解牛顿力学时空观，初步了解相对论时空观。
2．了解时间延缓效应和长度收缩效应。
3．认识牛顿力学的成就和局限性。
1.相对论时空观
(1)绝对时空观：时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的，也叫牛顿力学时空观。
(2)爱因斯坦的两个假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
(3)同时的相对性：根据爱因斯坦的假设，如果两个事件在一个参考系中是同时的，但在另一个参考系中不一定是同时的。
(4)爱因斯坦假设的结果
①时间延缓效应
如果相对于地面以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Δτ，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Δt，那么两者之间的关系是Δt＝，由于1－2<1，所以总有Δt>Δτ。
②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l＝l0 ，由于1－2<1，所以总有l<l0。
(5)相对论时空观：运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关。
2．牛顿力学的成就与局限性
(1)牛顿力学的成就
牛顿力学的基础是牛顿运动定律。牛顿力学在宏观、低速的广阔领域里与实际相符，显示了牛顿运动定律的正确性和牛顿力学的魅力。
(2)牛顿力学的局限性
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。
②电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明，而量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律。
③基于实验检验的牛顿力学不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的特殊情形，被包括在新的科学成就之中。当物体的运动速度远小于光速c时，相对论物理学与牛顿力学的结论没有区别；当另一个重要常数即普朗克常量h可以忽略不计时，量子力学和牛顿力学的结论没有区别。相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在一定条件下的特殊情形。
判一判
(1)原子的运动能用牛顿力学描述。( )
(2)长度收缩效应是指物体的实际长度变短了。( )
提示：(1)× 原子是微观粒子，不能用牛顿力学描述，要用量子力学描述。
(2)× 长度收缩效应是因为相对运动引起的观测效应，实际长度不变。
想一想
