《相对论的诞生》PPT课件.ppt

第十五章相对论简介第一二节相对论的诞生时间和空间的相对性,知识梳理图(学生用书P87),情景设置(学生用书P87)在高速运行的火车上对地面上长度的测量和时间的计算与地面上的是否相同?,深化探究(学生用书P87)一相对论的诞生1.经典的相对性原理(1)惯性系: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:表述(一):力学规律在任何惯性系中都是相同的.表述(二):在一个惯性系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动.表述(三):任何惯性系都是平权的.,2.狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同.(2)光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的.,3.两个相对性原理的区别对于伽利略相对性原理来说,参考系中的坐标单位与参考系的运动无关;参考系中的时间与参考系的运动无关.其合速度合成规律应满足v=v+u.v是惯性系A相对另一个惯性系B的速度,u是物体相对惯性系A的速度,那么,物体相对于惯性系B的速度v=v+u.以此类推,光速是可以变大或变小的(真空中).,对狭义相对性原理来说,力学规律对惯性系来说都是相同的,但是光速是不变的,由于光速不变,造成了与经典理论一些不同的结论,这些结论在低速的世界里是不易搞清楚的,但从天体的物理现象中却得到了证实.,二时间和空间的相对性1.同时的相对性(1)经典的时空观:在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一惯性系中也是同时的.(2)相对论的时空观:“同时”具有相对性,即在同一惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察是不同时的,即同时是相对的.,2.“长度”的相对性(1)经典的时空观:一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同的.(2)相对论的时空观:“长度”也具有相对性,一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比静止的长度短,但在垂直于杆的方向上,杆的长度不变.(3)相对长度公式:其中l0为与杆相对静止的人认为杆的长,l是相对杆运动速度是v的人认为杆的长度.由于所以lt.这是一个令人吃惊的结论:光信号往返的时间,地面上的人(小芳)和车厢里的人(小明)测量的结果不一样,地面上的人测得的时间(t)要比车厢里的人测得的时间(t)长些.,梯度练习(学生用书P89)基础强化1.通常我们把地球和相对地面静止或者匀速直线运动的物体参考系看做惯性系,若以下列系统为参考系,属于非惯性系的有()A.停在地面上的汽车B.绕地球做匀速圆周运动的飞船C.在大海上匀速直线航行的轮船D.以较高速度匀速直线运动的磁悬浮列车答案:B,2.以下说法正确的是()A.经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的B.力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的C.经典规律也适用于高速物体D.力学规律在任何惯性系里都是等价的答案:D,3.在一个惯性系中观测,有两个事件同时不同地,则在其他惯性系中观察,结果是()A.一定同时B.可能同时C.不可能同时,但可能同地D.不可能同时,也不可能同地答案:D,4.用相对论的观点判断下列说法是否正确()A.时间和空间都是绝对的,在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B.在地面上的人看来以10km/s的速度运动的飞船中的时钟会变快,但是飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的C.在地面上的人看来,以10km/s的速度行驶飞船,在运动方向上会变窄,而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些.D.当物体运动的速度vc时“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计,CD,5.关于牛顿力学的适用范围,下列说法正确的是()A.适用于宏观物体B.适用于微观物体C.适用于高速运动的物体D.适用于低速宏观物体答案:AD,6.下列关于经典力学的时间观,说法正确的是()A.经典力学的时空观中,同时是绝对的,即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件,对另一个参考系中的观察者来说也是同时的B.在经典力学的时空观中,时间间隔是绝对的,即任何事件(或物体运动)所经历的时间,在不同的参考系中测量都是相同的,而与参考系的选取无关C.经典力学的时空观中,空间距离是绝对的,即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点的距离是绝对的不变的量值,而与参考系的选取无关,D.经典力学的时空观就是一个绝对的时空观,时间与空间物体的运动无关答案:ABCD,7.AB两架飞机沿地面上一足球场的长度方向在其上空高速飞过,且vAvB,在飞机上的人观察结果正确的是()A.A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大B.A飞机上的人观察到足球场的宽度比B飞机上的人观察到的小C.两飞机上的人观察到足球场的长度相同D.两飞机上的人观察到足球场的宽度相同答案:D,8.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行,如果希望把这路程缩短为3光年,则它所乘坐的飞船相对地球的速度为()A.0.5cB.0.6cC.0.8cD.0.9c答案:C,9.+介子是一个不稳定的粒子平均寿命是2.610-8s(在它自己的参考系中测得)(1)如果此介子相对于实验室以0.8c的速度运动,那么在实验室坐标系中测得的+介子的寿命多长?(2)+介子在衰变前运动了多长距离?,答案:(1)4.310-8s(2)10.32m,10.远方的一颗星以0.8c的速度离开地球,测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化,求在此星球上测其闪光周期为多长?,答案:3昼夜,