高中物理 第六章 相对论 第1讲 牛顿力学中运动的相对性 第2讲 狭义相对论的两个基本假设 第3讲 时间、长度的相对性课件 教科版选修34.ppt

第1讲牛顿力学中运动的相对性第2讲狭义相对论的两个基本假设第3讲时间 长度的相对性 目标定位 1 了解牛顿力学中运动的相对性 2 了解伽利略相对性原理及其速度变换公式 3 了解狭义相对论的两个基本假设 4 了解狭义相对论的几个主要结论 5 了解经典时空观与相对论时空观的重要区别 一 牛顿力学中运动的相对性1 伽利略相对性原理在任何 参考系中 的规律都是一样的 都可以用牛顿定律来描述 2 经典时空观 1 时间 反映物质运动过程的 久暂 常用年 月 日 时 分 秒等作为量度单位 惯性 力学 长短 2 空间 代表物体的尺寸 大小 物体之间的 等 常用光年 千米 米 毫米 微米 纳米等作为量度单位 3 时间和空间是相互 互不相关的 3 伽利略速度变换公式若车厢相对地面以u向前行驶 车厢内人相对车厢以速率v 向前跑 则人对地面的速率为v 若人向车后跑时 相对地面的速率为v 距离 独立 u v u v 二 狭义相对论的两个基本假设1 爱因斯坦相对性原理对不同的惯性系 包括 的和 的 都是一样的 2 光速不变原理光在真空中运动的速度在任何惯性参考系中测得的数值都是 的 物理规律 力学 电磁 相同 三 时间 长度的相对性1 同时的相对性 1 经典物理学认为 时间的测量与参考系 即时间测量是 的 2 狭义相对论的时空观认为 在一个参考系中同时发生的两件事 在另一参考系中 发生 这就是同时的相对性 无关 绝对 不同时 2 运动时钟的变慢 1 定量计算设与事件发生者相对静止的观察者测出两事件发生的时间间隔为 0 与事件发生者相对运动的观察者测得两事件发生的时间间隔为 则 0 u是相对运动的观察者的速率 2 定性描述同样的两件事 在它们发生于 的参考系内所经历的时间最短 在其他参考系内观测 这段时间要 些 这一现象称为时间的相对性 也称为 动钟变慢 同一地点 长 运动 静止 缩短 4 相对论时空观 1 时间和空间的量度都与物体的 有关 是 的 运动棒的长度的测量建立在必须 进行观测的基础上 说明时间和空间的量度又是相互 的 2 经典时空观是相对论时空观的特殊表现 运动 相对 同时 紧密联系 1 各物理量有可能因为所选择参考系的不同而不同 但是它们遵从的物理规律是相同的 2 光速不变原理强调真空中的光速不变 与光源 观察者间的相对运动没有关系 一 对狭义相对论的理解 例1 关于狭义相对论 下列说法不正确的是 a 狭义相对论认为在不同的惯性参考系中 一切物理规律都是相同的b 狭义相对论认为在一切惯性系中 光在真空中的速度都等于c 与光源的运动无关c 狭义相对论只涉及无加速度运动的惯性系d 狭义相对论任何情况下都适用解析由狭义相对论原理可知d错误 答案d 针对训练如图1所示 考虑几个问题 图1 1 如图所示 参考系o 相对于参考系o静止时 人看到的光速应是多少 2 参考系o 相对于参考系o以速度v向右运动 人看到的光速应是多少 3 参考系o相对于参考系o 以速度v向左运动 人看到的光速又是多少 解析根据速度合成法则 第一种情况人看到的光速应是c 第二种情况应是c v 第三种情况应是c v 而根据狭义相对论理论 光速是不变的 都应是c 答案 1 c 2 c 3 c 二 时间和长度的相对性 例2 如图2所示 沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔a b和c 假想有一列车沿ac方向以接近光速行驶 当铁塔b发出一个闪光 列车上的观测者测得a c两铁塔被照亮的顺序是 a 同时被照亮b a先被照亮c c先被照亮d 无法判断解析因列车沿ac方向接近光速行驶 根据同时的相对性 即前边的事件先发生 后边的