學人教版選修34 15.2時間和空間的相對性課件（1）（15張）.ppt

一 經典的相對性原理 1 慣性系 牛頓運動定律成立的參考系相對于一個慣性參考系做勻速直線運動的另一個參考系也是慣性系2 伽利略相對性原理力學規(guī)律在任何慣性系中都是相同的還可表述為 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 或者說 任何慣性系都是平權的 這一結論還特別為后來的很多精確的實驗所證實 最著名的是1887年邁克爾遜和莫雷所做的實驗 它們都明確無誤地證明光速的測量結果與光源和測量者的相對運動無關 亦即與參照系無關 可見光和電磁波的運動不服從伽利略相對原理 任何參照系中測得的光在真空的速率都應該是一樣的 二 相對性原理與電磁規(guī)律發(fā)生矛盾 三狹義相對論的兩個基本假設 1 狹義相對性原理在不同的慣性參考系 一切物理規(guī)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是相同的 光速與光源 觀察者間的相對運動沒有關系 就是在看來如此簡單且最一般的兩個假設的基礎上愛因斯坦建立了一套完整的理論 狹義相對論 3對兩個基本原理的正確理解 自然規(guī)律不僅包括力學規(guī)律 還包括電磁學規(guī)律等其他所有的物理學規(guī)律 強調真空中的光速不變指大小既不依賴于光源或觀察者的運動 也不依賴于光的傳播方向 幾十年來科學家采用各種先進的物理技術測量光速 結果都不違背光速不變原理 一 同時 的相對性 車廂上的人和地面上的人看到車廂中間燈光到達前后車廂的先后是不一樣的 車上的觀察者認為光同時到達車廂的前后兩壁站臺上的觀察者認為光先到車廂后壁后到前壁 結論 1 對于運動的火車上同時發(fā)生的兩個事件 對于地面就不是同時的關鍵 在各個參考系中光速都為c2 地面上同時發(fā)生的兩個事件 對于運動的火車也不是同時的關鍵 相對運動 課本p108思考與討論 二 長度的相對性 v 車上的人看到的車廂的長度 車外的人看到的車廂的長度 結論一條沿自身長度方向運動的桿 其長度總比桿靜止時的長度小 斐克小伙劍術精 出刺迅捷如流星 由于空間收縮性 長劍變成小鐵釘 高速運行的列車上 由車廂底部發(fā)出的閃光 對于車上的人來說 閃光是在豎直方向反射的 而車廂外的人認為被接收的反射光是沿斜線傳播的 由光速不變原理便得到不同的時間間隔 三 時間間隔的相對性 對于車廂內的人 對于車廂外的人 h 相對速度與動鐘延緩效應 1s v 米 秒 0 1c 3 1070 5c0 8c0 9c0 99c0 999c0 9998c t 秒 1 011 151 672 297 122 450 小結 一 同時 是相對的二 長度的相對性三 時間間隔的相對性 當兩個參考系的相對速度可與光速相比時 時間與空間的相對性才比較明顯 狹義相對論的結論已經完全得到證實 實際上它已經成為微觀粒子研究的基礎之一 四 時空相對性的實驗驗證 根據相對論 時間在運動中會進行的比較緩慢 也就是說 在空間中高速移動的時鐘 比固定于地面上的時鐘走得慢 1971年 科學家將銫原子鐘放在噴氣式飛機中作環(huán)球飛行 然后與地面的基準鐘對照 實驗結果與理論預言符合的很好 這是相對論的第一次宏觀驗證 牛頓物理學的絕對時空觀 物理學的空間與時間是絕對分離沒有聯系的 脫離物質而單獨存在 與物質的運動無關 而相對論認為 有物質才有時間和空間 空間和時間與物體的運動狀態(tài)有關 人類對于空間