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,,高中物理·選修3-4·魯科版,,,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．,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 或做 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．,絕對,無,無,慣性,無,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,c,無,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)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,,,,,,,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6－1－1所示，考慮幾個問題： 圖6－1－1,(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)速度合成法則，第一種情況人看到的光速應(yīng)是c，第二種情況應(yīng)是c＋v，第三種情況應(yīng)是c－v，而根據(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6－1－2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 ( ) 圖6－1－2,A．同時被照亮 B．A先被照亮 C．C先被照亮 D．無法判斷 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100 m，高度為10 m．當(dāng)飛船以0.60c的速度從你身邊經(jīng)過時，按你的測量，飛船有多高、多長？,答案 觀測到飛船的高度和長度分別為10 m、80 m.,,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．,,