沪科版必修二 6.2狭义相对论的基本原理 课件（20张).ppt

6 2狭义相对论的基本原理 选学 学习目标定位 认识经典力学的适用范围和局限性 知道经典力学的时空观与相对论时空观之间的关系 初步了解相对论时空观中的基本观点 了解狭义相对论 知道相对论对人类认识高速世界的影响 知识储备区 一 绝对分离绝对 学习探究区 一 经典力学的时空观 二 狭义相对论的基本公设 一 经典力学的时空观 1 绝对时空观 经典力学的时空观 观点 绝对的空间 就其本性而言 是与外界任何事物无关而永远相同和不动的 绝对的真正的和数学的时间自身在流逝着 而且由于其本性而均匀地与任何其他外界事物无关地流逝着 一 经典力学的时空观 2 正确理解绝对时空观 1 时间和空间是分离的 时间尺度和空间尺度与物质运动无关 都是绝对的 2 经典力学的时空观认为 时间就其本质而言是永远均匀地流逝 与任何其他外界事物无关 空间就其本质而言是与外界任何事物无关 它从不运动 并且永远不变 一 经典力学的时空观 3 由绝对时空观得到的结论 1 同时的绝对性 在一个惯性系中的观察者在某一时刻观测到两个事件 对另一个做匀速直线运动的惯性系中的观察者来说是同时发生的 即同时性与观察者的运动状态无关 一 经典力学的时空观 3 由绝对时空观得到的结论 2 时间间隔的绝对性 返回 任何事件 或物体的运动 所经历的时间 在不同的参考系中测量都是相同的 而与参考系 或观察者 的运动无关 3 空间距离的绝对性 如果各个惯性系中用来测量长度的标准相同 那么空间两点的距离也就有绝对不变的量值 而与惯性系的选择 或观察者的运动状态 无关 二 狭义相对论的基本公设 1 追光问题的思考 1 经典力学时空观中的速度叠加原理 例如 设河流中的水相对于河岸的速度为v水岸 船相对于水的速度为v船水 则在经典力学中 船相对于岸的速度为v船岸 v船水 v水岸 矢量和 2 爱因斯坦的困惑 如果我以光速追光波 将会看到什么 产生困惑的原因 如果认为观察者看到的是一个静止不前的电磁振荡 与直觉经验不符 而如果认为看到的是一个以一定速度行进的光 则违反了速度合成法则 二 狭义相对论的基本公设 2 伽利略相对性原理 1 惯性系 在经典力学中 牛顿运动定律是力学规律的基础 如果牛顿运动定律在某个参考系中成立 这个参考系就叫做惯性系 相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系 2 伽利略相对性原理 内容 力学规律在任何惯性系中都是相同的 也就是说 各个惯性系都是等价的 这个观点叫做伽利略相对性原理 二 狭义相对论的基本公设 3 狭义相对论的两条基本公设 1 两条基本公设的内容 在不同的惯性参考系中 一切物理规律都是相同的 这个公设通常叫做爱因斯坦相对性原理 在一切惯性系中 光在真空中传播的速度都等于c 跟光源的运动无关 二 狭义相对论的基本公设 3 狭义相对论的两条基本公设 返回 2 对两条基本公设的理解 物体的位移 速度以及电场强度 磁感应强度等物理量有可能因为所选惯性参考系的不同而不同 但是它们所遵从的物理规律却是相同的 也就是说 在一切惯性参考系中物理规律的数学形式完全相同 此公设与绝对时空观是矛盾的 爱因斯坦由此提出了新的时空观 即时间不能绝对定义 时间与速度有关 爱因斯坦的两条基本公设只涉及无加速运动的惯性系 由此建立的相对论通常叫做狭义相对论 一 经典力学的时空观 典例精析 例1如图所示 在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m 5kg的小球 正随车厢一起以20m s的速度匀速前进 现给小球施加一个与车厢运动方向相同的f 5n的拉力 求经过10s时 车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少 解析 惯性系 对车厢里的观察者 小球 v0 0 加速度a f m 1m s2 v1 at 10m s 一 经典力学的时空观 典例精析 例1如图所示 在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m 5kg的小球 正随车厢一起以20m s的速度匀速前进 现给小球施加一个与车厢运动方向相同的f 5n的拉力 求经过10s时 车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少 解析 惯性系 对地面观察者 小球 v0 20m s 加速度a f m 1m s2 v2 v at 30m s 返回 典例精析 二 伽利略相对性原理 返回 例2下面关于伽利略相对性原理的说法中 正确的是 a 力学规律在任何参考系中都是相同的b 惯性系就是静止不动的参考系c 如果牛顿运动定律在某个参考系中成立 这个参考系叫做惯性系 相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也叫惯性系d 力学规律在任何惯性系中都是相同的 必须是惯性系 可以是运动的 也可以是静止的 典例精析 三 光速不变原理 返回 例3考虑以下四个问题 1 如图所示 参考系o 相对于参考系o静止时 人看到的光速是多少 2 参考系o 相对于参考系o以速度v向右运动时 人看到的光速是多少 3 参考系o 相对于参考系o以速度v向左运动时 人看到的光速是多少 4 根据狭义相对论理论 在上述三种情况下光速应该是多少 根据速度合成法则 1 v c 2 v c v 3 v c v 4 光速不变 均为c 课堂要点小结 狭义相对论的基本原理 返回 自我检测区 1 2 1 狭义相对论的两条基本公设 爱因斯坦把人们看来相互矛盾的 和 作为他的狭义相对论的两条基本公设 1 2 在不同的惯性参考系中 一切物理规律都是相同的 爱因斯坦相对性原理 在一切惯性系中 光在真空中传播的速度都等于c 光速不变原理 相对性原理 光速不变原理 2 光速不变原理 设某人在以速度为0 5c的飞船上 打开一个光源 则下列说法正确的是 a 飞船正前