《2018-2019學(xué)年高中物理 第6章 相對論與天體物理 第1講 牛頓眼中的世界 愛因斯坦眼中的世界課件 魯科版選修3-4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第6章 相對論與天體物理 第1講 牛頓眼中的世界 愛因斯坦眼中的世界課件 魯科版選修3-4.ppt（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第6章——,相對論與天體物理,,第1講牛頓眼中的世界愛因斯坦眼中的世界,目標(biāo)定位1.知道經(jīng)典力學(xué)的相對性原理，知道狹義相對論的實驗基礎(chǔ)和它的兩個基本假設(shè).2.知道狹義相對論的幾個主要結(jié)論.3.了解絕對時空觀與相對論時空觀的主要區(qū)別，體會相對論的建立對人類認(rèn)識世界的影響.4.知道相對論速度變換公式．,,欄目索引CONTENTSPAGE,一、牛頓眼中的世界,1．經(jīng)典力學(xué)的相對性原理(1)經(jīng)典力學(xué)的相對性原理：規(guī)律在任何系中都是相同的．(2)慣性系：處于或直線運動狀態(tài)的物體．,力學(xué),慣性,靜止,勻速,2．絕對時空觀(1)絕對時空觀：時間和空間是的．(2)絕對時間：“同時”是絕對的，時間也是絕對的，時
2、間永遠(yuǎn)均勻地流逝著，與物質(zhì)關(guān)，與運動關(guān)．(3)絕對空間：宇宙中存在一個絕對靜止的參考系，力學(xué)規(guī)律首先應(yīng)當(dāng)能在這個參考系中準(zhǔn)確地陳述，這個絕對靜止的慣性系與時間關(guān)，永恒不變，它可以脫離物質(zhì)獨立存在．,無,無,慣性,無,絕對,二、愛因斯坦眼中的世界,1．狹義相對論的兩條基本原理(1)狹義相對性原理：規(guī)律(力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等)對于所有系都具有相同的形式．(2)光速不變原理：在任何系中，光在真空中的速度恒為，與光源的運動和觀測者的運動關(guān)．,物理,慣性,慣性,無,c,2．狹義相對論中的時間與空間(1)同時是相對的①狹義相對論中的“同時”不再具有絕對的意義，不同慣性參考系的觀察者對兩個事件是否“同時”發(fā)
3、生的回答可能是不同的，這與觀察者所在參考系的運動，即“同時”是的．,有關(guān),相對,②時間延緩效應(yīng)同一個物理過程，乘客測得時間為Δt′，站臺上的觀察者測得的時間為Δt，則Δt′與Δt的關(guān)系為：Δt＝,,(2)長度是相對的①在狹義相對論時空觀中，長度也與觀察者的運動狀態(tài)有關(guān)．②長度縮短效應(yīng)地面觀察者測得的長度為l，相對觀察者靜止時測得的長度為l0，則l＝l03．相對論的速度疊加狹義相對論的速度疊加公式為u＝u是物體相對靜止參考系的速度，v是運動參考系相對靜止參考系的速度，u′是物體相對運動參考系的速度．,,,一、對狹義相對論的理解,,1．各物理量有可能因為所選擇參考系的不同而不同，但是它們遵從的物理
4、規(guī)律是相同的．2．光速不變原理強(qiáng)調(diào)真空中的光速不變，與光源、觀察者間的相對運動沒有關(guān)系．3．狹義相對論中的“同時”相對性、運動的時鐘變慢、長度的收縮等效應(yīng)只有在高速運動的情況下才會有明顯的觀測結(jié)果，在低速世界(v?c)中這些效應(yīng)可以忽略．,例1如圖1所示，考慮幾個問題：,圖1,(1)如圖所示，參考系O′相對于參考系O靜止時，人看到的光速應(yīng)是多少？(2)參考系O′相對于參考系O以速度v向右運動，人看到的光速應(yīng)是多少？(3)參考系O相對于參考系O′以速度v向左運動，人看到的光速又是多少？,解析根據(jù)狹義相對論理論，光速是不變的，都應(yīng)是c.答案(1)c(2)c(3)c,二、時間和空間的相對性,例2如圖
5、2所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個閃光，列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的順序是()A．同時被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．無法判斷,圖2,解析因列車沿AC方向接近光速行駛，根據(jù)“同時”的相對性，即前邊的事件先發(fā)生，后邊的事件后發(fā)生可知C先被照亮．答案C,例3在一飛船上測得飛船的長度為100m，高度為10m．當(dāng)飛船以0.6c的速度從你身邊經(jīng)過時，按你的測量，飛船有多高、多長？解析因為長度收縮只發(fā)生在運動的方向上，與運動垂直的方向上沒有這種效應(yīng)，故測得的飛船的高度仍為原高度10m．設(shè)飛船原長為l0，觀測到飛船的長度
6、為l，則根據(jù)尺縮效應(yīng)有l(wèi)＝l0＝100m＝80m.,所以測量的飛船的高度和長度分別為10m、80m.答案測量的飛船的高度和長度分別為10m、80m.,三、對相對論速度變換公式的理解,設(shè)參考系相對地面的運動速度為v，參考系中的物體以速度u′沿參考系運動的方向相對參考系運動，那么物體相對地面的速度u＝.,1．當(dāng)物體運動方向與參考系相對地面的運動方向相反時，公式中的u′取負(fù)值．2．若物體運動方向與參考系運動方向不共線，此式不可用．3．由公式可知：u一定比u′＋v小，但當(dāng)u′和v都比c小得多時，可認(rèn)為u＝u′＋v，這就是低速下的近似，即經(jīng)典力學(xué)中的速度疊加．4．當(dāng)u′＝v＝c時，u＝c，證明了光速是速
7、度的極限，也反證了光速不變原理．,例4一粒子以0.05c的速率相對實驗室參考系運動．此粒子衰變時發(fā)射一個電子，電子相對于粒子的速度為0.8c，電子的衰變方向與粒子運動方向相同．求電子相對于實驗室參考系的速度．,解析已知v＝0.05c，u′＝0.8c.由相對論速度疊加公式得,答案0.817c,對狹義相對論的理解,,1．關(guān)于狹義相對論，下列說法不正確的是()A．狹義相對論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B．狹義相對論認(rèn)為在一切慣性系中，光在真空中的速度都等于c，與光源的運動無關(guān)C．狹義相對論只涉及無加速度運動的慣性系D．狹義相對論任何情況下都適用,解析根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)可知，
8、選項A、B正確；狹義相對論只涉及慣性參考系，不涉及非慣性參考系，選項D錯誤，選項C正確．答案D,2．如圖3所示，A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度vB和vC朝同一方向飛行的兩枚火箭上，且vB＜vC.地面上的觀察者認(rèn)為哪個時鐘走得最慢？哪個時鐘走得最快？,時間和空間的相對性r,圖3,解析地面上的觀察者認(rèn)為C鐘走得最慢，因為它相對于觀察者的速度最大．根據(jù)公式Δt＝可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進(jìn)程越慢；由Δt＝知Δt′<Δt，故地面上的鐘走得最快．,答案火箭C上的時鐘走得最慢，地面上的鐘走得最快,3．長度測量與被測物體相對于觀察者的運動有關(guān)，物體在運動方
9、向長度縮短了．一艘宇宙飛船的船身長度為L0＝90m，相對地面以u＝0.8c的速度在一觀測站的上空飛過．(1)觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔是多少？,答案2.2510－7s,(2)宇航員測得船身通過觀測站的時間間隔是多少？,答案3.7510－7s,4．一高能加速器沿相反方向射出兩個質(zhì)點，速度均為0.6c，則它們的相對速度是多少？解析以其中任意一個質(zhì)點為運動參考系，要求的就是另一個質(zhì)點在該運動參考系下的運動速度u′.由題意知，運動參考系相對靜止參考系的速度v＝0.6c，質(zhì)點相對于靜止參考系的速度u＝－0.6c.,可解得u′≈－0.88c，即該質(zhì)點相對于運動參考系(另一質(zhì)點)的速度大小為0.88c.,答案0.88c,
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