《相對論的誕生》PPT課件.ppt

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第十五章相對論簡介第一?二節(jié)相對論的誕生?時間和空間的相對性,知識梳理圖(學(xué)生用書P87),情景設(shè)置(學(xué)生用書P87)在高速運行的火車上對地面上長度的測量和時間的計算與地面上的是否相同?,深化探究(學(xué)生用書P87)一?相對論的誕生1.經(jīng)典的相對性原理(1)慣性系:如果牛頓運動定律在某個參考系中成立,這個參考系叫做慣性系,相對慣性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:表述(一):力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的.表述(二):在一個慣性系內(nèi)進行的任何力學(xué)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.表述(三):任何慣性系都是平權(quán)的.,2.狹義相對論的兩個基本假設(shè)(1)狹義相對性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同.(2)光速不變原理:真空中的光速在不同的慣性系中都是相同的.,3.兩個相對性原理的區(qū)別對于伽利略相對性原理來說,參考系中的坐標單位與參考系的運動無關(guān);參考系中的時間與參考系的運動無關(guān).其合速度合成規(guī)律應(yīng)滿足v=v′+u.v′是慣性系A(chǔ)相對另一個慣性系B的速度,u是物體相對慣性系A(chǔ)的速度,那么,物體相對于慣性系B的速度v=v′+u.以此類推,光速是可以變大或變小的(真空中).,對狹義相對性原理來說,力學(xué)規(guī)律對慣性系來說都是相同的,但是光速是不變的,由于光速不變,造成了與經(jīng)典理論一些不同的結(jié)論,這些結(jié)論在低速的世界里是不易搞清楚的,但從天體的物理現(xiàn)象中卻得到了證實.,二?時間和空間的相對性1.同時的相對性(1)經(jīng)典的時空觀:在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件,在另一慣性系中也是同時的.(2)相對論的時空觀:“同時”具有相對性,即在同一慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件,在另一個慣性系中觀察是不同時的,即同時是相對的.,2.“長度”的相對性(1)經(jīng)典的時空觀:一條桿的長度不會因為觀察者是否與桿做相對運動而不同的.(2)相對論的時空觀:“長度”也具有相對性,一條沿自身長度方向運動的桿,其長度總比靜止的長度短,但在垂直于桿的方向上,桿的長度不變.(3)相對長度公式:其中l(wèi)0為與桿相對靜止的人認為桿的長,l是相對桿運動速度是v的人認為桿的長度.由于所以lΔt′.這是一個令人吃驚的結(jié)論:光信號往返的時間,地面上的人(小芳)和車廂里的人(小明)測量的結(jié)果不一樣,地面上的人測得的時間(Δt)要比車廂里的人測得的時間(Δt′)長些.,梯度練習(xí)(學(xué)生用書P89)基礎(chǔ)強化1.通常我們把地球和相對地面靜止或者勻速直線運動的物體參考系看做慣性系,若以下列系統(tǒng)為參考系,屬于非慣性系的有()A.停在地面上的汽車B.繞地球做勻速圓周運動的飛船C.在大海上勻速直線航行的輪船D.以較高速度勻速直線運動的磁懸浮列車答案:B,2.以下說法正確的是()A.經(jīng)典物理中的速度合成公式在任何情況下都是適用的B.力學(xué)規(guī)律在一個靜止的參考系和一個勻速運動的參考系中是不等價的C.經(jīng)典規(guī)律也適用于高速物體D.力學(xué)規(guī)律在任何慣性系里都是等價的答案:D,3.在一個慣性系中觀測,有兩個事件同時不同地,則在其他慣性系中觀察,結(jié)果是()A.一定同時B.可能同時C.不可能同時,但可能同地D.不可能同時,也不可能同地答案:D,4.用相對論的觀點判斷下列說法是否正確()A.時間和空間都是絕對的,在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變B.在地面上的人看來以10km/s的速度運動的飛船中的時鐘會變快,但是飛船中的宇航員卻看到時鐘可能是準確的C.在地面上的人看來,以10km/s的速度行駛飛船,在運動方向上會變窄,而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些.D.當物體運動的速度vc時“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計,CD,5.關(guān)于牛頓力學(xué)的適用范圍,下列說法正確的是()A.適用于宏觀物體B.適用于微觀物體C.適用于高速運動的物體D.適用于低速宏觀物體答案:AD,6.下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的時間觀,說法正確的是()A.經(jīng)典力學(xué)的時空觀中,同時是絕對的,即在一個參考系中的觀察者在某一時刻觀察到的兩個事件,對另一個參考系中的觀察者來說也是同時的B.在經(jīng)典力學(xué)的時空觀中,時間間隔是絕對的,即任何事件(或物體運動)所經(jīng)歷的時間,在不同的參考系中測量都是相同的,而與參考系的選取無關(guān)C.經(jīng)典力學(xué)的時空觀中,空間距離是絕對的,即如果各個參考系中用來測量長度的標準相同,那么空間兩點的距離是絕對的不變的量值,而與參考系的選取無關(guān),D.經(jīng)典力學(xué)的時空觀就是一個絕對的時空觀,時間與空間物體的運動無關(guān)答案:ABCD,7.A?B兩架飛機沿地面上一足球場的長度方向在其上空高速飛過,且vA>vB,在飛機上的人觀察結(jié)果正確的是()A.A飛機上的人觀察到足球場的長度比B飛機上的人觀察到的大B.A飛機上的人觀察到足球場的寬度比B飛機上的人觀察到的小C.兩飛機上的人觀察到足球場的長度相同D.兩飛機上的人觀察到足球場的寬度相同答案:D,8.某宇航員要到離地球5光年的星球上去旅行,如果希望把這路程縮短為3光年,則它所乘坐的飛船相對地球的速度為()A.0.5cB.0.6cC.0.8cD.0.9c答案:C,9.π+介子是一個不穩(wěn)定的粒子平均壽命是2.610-8s(在它自己的參考系中測得)(1)如果此介子相對于實驗室以0.8c的速度運動,那么在實驗室坐標系中測得的π+介子的壽命多長?(2)π+介子在衰變前運動了多長距離?,答案:(1)4.310-8s(2)10.32m,10.遠方的一顆星以0.8c的速度離開地球,測得它輻射出來的閃光按5晝夜的周期變化,求在此星球上測其閃光周期為多長?,答案:3晝夜,