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 教科版选修34

第第1讲牛顿力学中运动的相对性讲牛顿力学中运动的相对性第第2讲狭义相对论的两个基本假设讲狭义相对论的两个基本假设第第3讲时间、长度的相对性讲时间、长度的相对性目标定位目标定位1.了解牛顿力学中运动的相对性了解牛顿力学中运动的相对性.2.了解伽利略相了解伽利略相对性原理及其速度变换公式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了解狭义相对论的两个基本假设设.4.了解狭义相对论的几个主要结论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了解经典时空观与相对论时空观的重要区别论时空观的重要区别一、牛顿力学中运动的相对性一、牛顿力学中运动的相对性1伽利略相对性原理伽利略相对性原理在任何在任何_参考系中，参考系中，_的规律都是一样的，都可的规律都是一样的，都可以用牛顿定律来描述以用牛顿定律来描述2经典时空观经典时空观(1)时间：反映物质运动过程的时间：反映物质运动过程的_、久暂，常用年、久暂，常用年、月、日、时、分、秒等作为量度单位月、日、时、分、秒等作为量度单位惯性惯性力学力学 长短长短 (2)空间：代表物体的尺寸、大小，物体之间的空间：代表物体的尺寸、大小，物体之间的_等，等，常用光年、千米、米、毫米、微米、纳米等作为量度单常用光年、千米、米、毫米、微米、纳米等作为量度单位位(3)时间和空间是相互时间和空间是相互_、互不相关的、互不相关的3伽利略速度变换公式伽利略速度变换公式若车厢相对地面以若车厢相对地面以u向前行驶，车厢内人相对车厢以速率向前行驶，车厢内人相对车厢以速率v向前跑，则人对地面的速率为向前跑，则人对地面的速率为v_；若人向车后；若人向车后跑时，相对地面的速率为跑时，相对地面的速率为v_.距离距离 独立独立 uv uv 二、狭义相对论的两个基本假设二、狭义相对论的两个基本假设1爱因斯坦相对性原理爱因斯坦相对性原理对不同的惯性系，对不同的惯性系，_(包括包括_的和的和_的的)都是一样的都是一样的2光速不变原理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是_的的物理规律物理规律 力学力学 电磁电磁 相同相同 三、时间、长度的相对性三、时间、长度的相对性1同时的相对性同时的相对性(1)经典物理学认为：时间的测量与参考系经典物理学认为：时间的测量与参考系_，即时间，即时间测量是测量是_的的(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，在另一参考系中两件事，在另一参考系中_发生，这就是同时的发生，这就是同时的相对性相对性无关无关 绝对绝对 不同时不同时 2运动时钟的变慢运动时钟的变慢(1)定量计算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间隔为0，与事件发生者相对运动的观察者测得两事件发，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生的时间间隔为，则，则_0，u是相对运动的是相对运动的观察者的速率观察者的速率(2)定性描述定性描述同样的两件事，在它们发生于同样的两件事，在它们发生于_的参考系内所经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，也称为些这一现象称为时间的相对性，也称为“动钟变慢动钟变慢”同一地点同一地点 长长 运动运动 静止静止 缩短缩短 4相对论时空观相对论时空观(1)时间和空间的量度都与物体的时间和空间的量度都与物体的_有关，是有关，是_的运动棒的长度的测量建立在必须的运动棒的长度的测量建立在必须_进行观测的基进行观测的基础上，说明时间和空间的量度又是相互础上，说明时间和空间的量度又是相互_的的(2)经典时空观是相对论时空观的特殊表现经典时空观是相对论时空观的特殊表现.运动运动 相对相对 同时同时 紧密联系紧密联系 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的相对运动没有关系一、对狭义相对论的理解一、对狭义相对论的理解【例【例1】关于狭义相对论，下列说法不正确的是关于狭义相对论，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都等于c，与光源的运动无关，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狭义相对论任何情况下都适用解析解析由狭义相对论原理可知由狭义相对论原理可知D错误错误答案答案D针对训练针对训练如图如图1所示，考虑几个问题：所示，考虑几个问题：图图1(1)如图所示，参考系如图所示，参考系O相对于参考系相对于参考系O静止时，人看到的静止时，人看到的光速应是多少？光速应是多少？(2)参考系参考系O相对于参考系相对于参考系O以速度以速度v向右运动，人看到的光向右运动，人看到的光速应是多少？速应是多少？(3)参考系参考系O相对于参考系相对于参考系O以速度以速度v向左运动，人看到的光速向左运动，人看到的光速又是多少？又是多少？解析解析根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是第二种情况应是cv，第三种情况应是，第三种情况应是cv，而根据狭义相对，而根据狭义相对论理论，光速是不变的，都应是论理论，光速是不变的，都应是c.答案答案(1)c(2)c(3)c二、时间和长度的相对性二、时间和长度的相对性【例【例2】如图如图2所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和和C假想有一列车沿假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁方向以接近光速行驶，当铁塔塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照两铁塔被照亮的顺序是亮的顺序是()A同时被照亮同时被照亮BA先被照亮先被照亮CC先被照亮先被照亮D无法判断无法判断解析解析因列车沿因列车沿AC方向接近光速行驶，根据同时的相对性，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，后边的事件后发生可知即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C先被照亮先被照亮答案答案C【例【例3】在一飞船上测得飞船的长度为在一飞船上测得飞船的长度为100 m，高度为，高度为10 m当飞船以当飞船以0.6c的速度从你身边经过时，按你的测量，飞的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？船有多高、多长？