相對論簡介第一節(jié)相對論的誕生+第二節(jié)時間和空間的相對性學案課件.pptVIP

知識導航 本章主要是講述相對論的提出、發(fā)展及應用本章第一節(jié)主要講述了相對論的誕生，這是本章知識的基本內容，第二節(jié)是時間與空間的相對性，初步提出了時間、長度等基本量的相對性，第三節(jié)講述狹義相對論及提出后的應用，第四節(jié)是廣義相對論原理及應用 本章的重點是：相對論的時空觀，相對論的速度變換公式和質量公式，以及質能方程，這些知識點也將成為今后高考對本章命題的重點；難點是這些結論的實際運用,學法指導 本章的概念較多，知識很抽象，尤其有些結論的導出過程都應用了高等數(shù)學的知識，所以學生只需簡單地記住這些結論即可，通過本章學習，初步了解相對論在物理學及整個科學領域內的重要性,考綱須知,在一節(jié)長為L的列車車廂的兩端，分別裝置一只光信號接收器A和B.當車廂中點處的燈發(fā)出一次閃光，向車廂的前、后端傳播若車廂以速度V沿著K系的x軸方向勻速前進，則在車廂中的觀察者認為，該閃光分別傳播到A和B所經(jīng)過的距離相等，A和B應同時接收到該光信號；可是，在地面上的觀察者認為，當光信號經(jīng)過時間t傳到B時，由于在這段時間t內車廂相對于地面向前移過了距離vt，所以這時B相對于A要較遲才能接收到光信號你思考過這個問題嗎？,119世紀末期，物理學上令人不安的兩朵烏云，一朵與 有關，另一朵與 有關 2牛頓定律成立的參考系叫 ，任何 都是 的 3狹義相對論的兩個基本假設是指 ； 4經(jīng)典物理學家認為，一條桿的長度不會因為觀察者是否與桿做相對運動而不同，但分析表明： 的確與觀察者與桿之間的相對運動有關,黑體輻射,光的速度,慣性參考系,慣性系,平權,狹義相對性原理,光速不變原理,桿的長度,5在經(jīng)典物理中，同時為 的，但在相對論者看來，同時是 的 6時空相對性的最早證據(jù)跟 有關,絕對,相對,宇宙射線的觀測,(1)慣性系：如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參考系就叫慣性系 (2)經(jīng)典相對性原理 表述一：力學規(guī)律在任何慣性系中都是相同的 表述二：在一個慣性參考系內進行的任何力學實驗都不能判斷這個慣性系是否相對于另一個慣性系做勻速直線運動 表述三：任何慣性系都是平權的,特別提醒： 非慣性系：牛頓運動定律不能成立的參考系 例如我們坐在加速的車廂里，以車廂為參考系觀察到路邊的樹木房屋向后方加速運動，根據(jù)牛頓運動定律，房屋樹木應該受到不為零的合力作用，但事實上沒有，也就是牛頓運動定律不成立這里加速的車廂就是非慣性系.,(1)狹義相對性原理 在不同的慣性參考系中，一切物理定律都是相同的 (2)光速不變原理 真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀測者間的相對運動沒有關系,為什么在日常生活中我們覺察不到參考系中同時的相對性呢？在什么情況下，相對論效應比較明顯？ 答案：平時生活中物體運動的速度都非常慢，與光速c相比均可忽略，因此我們覺察不到同時的相對性，相對論的所有效應都不明顯，但在參考系速度接近光速(一般都需0.9c以上)時，相對論效應就明顯表現(xiàn)出來了.,(1)“同時”的相對性 相對論時空觀：“同時”具有相對性，即在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察是不同時的 (2)“長度”的相對性 一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比靜止的長度小，但在垂直桿的運動方向上，桿的長度不變化,(3)時間間隔的相對性 相對論時空觀：某兩個事件，在不同的慣性系中觀察，它們的時間間隔是不同的,你對“長度”的相對性是怎樣理解的？為什么我們平時觀察不到這種長度收縮效應？ 答案：不同慣性系中的觀測者對同一物體進行觀測，測得的結果并不相同 雖然結果不同，物體本身并未收縮 在垂直于運動方向不發(fā)生收縮效應現(xiàn)象,經(jīng)典物理學認為空間和時間是脫離物質而存在的，是絕對的，空間與時間也是沒有聯(lián)系的 相對論則認為空間和時間與物質的運動狀態(tài)有關前面已經(jīng)看到，在一個確定的參考系中觀察，運動物體的長度(空間距離)和它上面物理過程的快慢(時間進程)都跟物體的運動狀態(tài)有關,(探究題)飛船在高空以0.1c的速度向目標飛行，從飛船上向目標方向發(fā)射一個光信號，則在地面的觀察者看來光信號的速度是1.1c嗎？ 解析：由經(jīng)典力學的相對性原理可知，光信號相對地面的速度vc0.1c1.1c，但根據(jù)狹義相對論中的光速不變原理，真空中的光速相對于飛船為c，相對于地面也為c，對不同慣性參考系是相同的，這一判斷被麥克耳孫莫雷實驗所證實,答案：在地面的觀察者看來光信號的速度還是c，不是1.1c. 點評：經(jīng)典力學的結論是有一定局限性的，一般只適用于宏觀物體的低速運動,答案：CD 解析：根據(jù)狹義相對性原理，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的.,人馬星座星是離太陽系最近的恒星，它距地球4.31016m，設有一宇宙飛船自地球往返于人馬星座星之間，設宇宙飛船的速度為0.999c，按地球上的時鐘計算，往返一次需多長時間？若以飛船上的時鐘計算，往返一次的時間又為多少？(取1位有效數(shù)字),答案：2.87108 s；1.28107 s 點評：狹義相對論的幾個結論是這一章的重要內容，在對這些結論或公式用于分析和計算時，要注意理解其中各量的意義，切記不可盲目亂套公式,世界上各式各樣的鐘：砂鐘、電鐘、機械鐘、光鐘和生物鐘既然運動可以使某一種鐘變慢，它一定會使所有的鐘都一樣變慢這種說法是 ( ),A對的，對各種鐘的影響必須相同 B不對，不一定對所有的鐘的影響都一樣 CA和B分別說明了兩種情況下的影響 D以上說法全錯 答案：A,如圖，假設一根10 m長的梭鏢以光速穿過一根10 m長的管子，它們的長度都是在靜止狀態(tài)下測量的以下敘述中最好的描述了梭鏢穿過管子的情況的是 ( ),A梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它 B管子收縮變短，因此在某些位置上，梭鏢從管子的兩端伸出來 C兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個位置，管子恰好遮住梭鏢 D所有這些都與觀察者的運動情況有關,解析：如果你是在相對于管子靜止的參考系中觀察運動著的梭鏢，那么梭鏢看起來就比管子短，在某些位置梭鏢會完全在管子內部，然而當你和梭鏢一起運動時，你看到的管子就縮短了，所以在某些位置，你可以看到梭鏢兩端都伸出管子 答案：D,一列速度接近光速的火車(靜止時的長度比隧道的長度大)經(jīng)過隧道時，站在地面上的人還看到兩個閃電同時擊中隧道的兩端，但由于“動尺變短”效應，站在隧道旁邊的人看到火車完全進入了隧道，剛好不會被閃電擊中但是，站在車上的人看到的卻是隧道變得更短，不可能完全遮住整列火車，那么他看到的閃電會不會擊中火車呢？ 答案：不會,