,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,目標定位 1.知道經(jīng)典力學的相對性原理，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)典力學的相對性原理 (1)經(jīng)典力學的相對性原理： 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,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，力學規(guī)律首先應(yīng)當能在這個參考系中準確地陳述，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、電磁學、光學等)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 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(vc)中這些效應(yīng)可以忽略,【例1】 如圖611所示，考慮幾個問題： 圖611,(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cv，第三種情況應(yīng)是cv，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612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612,A同時被照亮 BA先被照亮 CC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uv小，但當u和v都比c小得多時，可認為uuv，這就是低速下的近似，即經(jīng)典力學中的速度疊加 4當uvc時，uc，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,