相對(duì)論簡(jiǎn)介第一節(jié)相對(duì)論的誕生+第二節(jié)時(shí)間和空間的相對(duì)性學(xué)案課件.ppt

知識(shí)導(dǎo)航 本章主要是講述相對(duì)論的提出、發(fā)展及應(yīng)用本章第一節(jié)主要講述了相對(duì)論的誕生，這是本章知識(shí)的基本內(nèi)容，第二節(jié)是時(shí)間與空間的相對(duì)性，初步提出了時(shí)間、長度等基本量的相對(duì)性，第三節(jié)講述狹義相對(duì)論及提出后的應(yīng)用，第四節(jié)是廣義相對(duì)論原理及應(yīng)用 本章的重點(diǎn)是：相對(duì)論的時(shí)空觀，相對(duì)論的速度變換公式和質(zhì)量公式，以及質(zhì)能方程，這些知識(shí)點(diǎn)也將成為今后高考對(duì)本章命題的重點(diǎn)；難點(diǎn)是這些結(jié)論的實(shí)際運(yùn)用,學(xué)法指導(dǎo) 本章的概念較多，知識(shí)很抽象，尤其有些結(jié)論的導(dǎo)出過程都應(yīng)用了高等數(shù)學(xué)的知識(shí)，所以學(xué)生只需簡(jiǎn)單地記住這些結(jié)論即可，通過本章學(xué)習(xí)，初步了解相對(duì)論在物理學(xué)及整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的重要性,考綱須知,在一節(jié)長為L的列車車廂的兩端，分別裝置一只光信號(hào)接收器A和B.當(dāng)車廂中點(diǎn)處的燈發(fā)出一次閃光，向車廂的前、后端傳播若車廂以速度V沿著K系的x軸方向勻速前進(jìn)，則在車廂中的觀察者認(rèn)為，該閃光分別傳播到A和B所經(jīng)過的距離相等，A和B應(yīng)同時(shí)接收到該光信號(hào)；可是，在地面上的觀察者認(rèn)為，當(dāng)光信號(hào)經(jīng)過時(shí)間t傳到B時(shí)，由于在這段時(shí)間t內(nèi)車廂相對(duì)于地面向前移過了距離vt，所以這時(shí)B相對(duì)于A要較遲才能接收到光信號(hào)你思考過這個(gè)問題嗎？,119世紀(jì)末期，物理學(xué)上令人不安的兩朵烏云，一朵與 有關(guān)，另一朵與 有關(guān) 2牛頓定律成立的參考系叫 ，任何 都是 的 3狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)是指 ； 4經(jīng)典物理學(xué)家認(rèn)為，一條桿的長度不會(huì)因?yàn)橛^察者是否與桿做相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不同，但分析表明： 的確與觀察者與桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān),黑體輻射,光的速度,慣性參考系,慣性系,平權(quán),狹義相對(duì)性原理,光速不變?cè)?桿的長度,5在經(jīng)典物理中，同時(shí)為 的，但在相對(duì)論者看來，同時(shí)是 的 6時(shí)空相對(duì)性的最早證據(jù)跟 有關(guān),絕對(duì),相對(duì),宇宙射線的觀測(cè),(1)慣性系：如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立，這個(gè)參考系就叫慣性系 (2)經(jīng)典相對(duì)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(gè)慣性參考系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能判斷這個(gè)慣性系是否相對(duì)于另一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng) 表述三：任何慣性系都是平權(quán)的,特別提醒： 非慣性系：牛頓運(yùn)動(dòng)定律不能成立的參考系 例如我們坐在加速的車廂里，以車廂為參考系觀察到路邊的樹木房屋向后方加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，房屋樹木應(yīng)該受到不為零的合力作用，但事實(shí)上沒有，也就是牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立這里加速的車廂就是非慣性系.,(1)狹義相對(duì)性原理 在不同的慣性參考系中，一切物理定律都是相同的 (2)光速不變?cè)?真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系,為什么在日常生活中我們覺察不到參考系中同時(shí)的相對(duì)性呢？在什么情況下，相對(duì)論效應(yīng)比較明顯？ 答案：平時(shí)生活中物體運(yùn)動(dòng)的速度都非常慢，與光速c相比均可忽略，因此我們覺察不到同時(shí)的相對(duì)性，相對(duì)論的所有效應(yīng)都不明顯，但在參考系速度接近光速(一般都需0.9c以上)時(shí)，相對(duì)論效應(yīng)就明顯表現(xiàn)出來了.,(1)“同時(shí)”的相對(duì)性 相對(duì)論時(shí)空觀：“同時(shí)”具有相對(duì)性，即在同一個(gè)慣性系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中觀察是不同時(shí)的 (2)“長度”的相對(duì)性 一條沿自身長度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長度總比靜止的長度小，但在垂直桿的運(yùn)動(dòng)方向上，桿的長度不變化,(3)時(shí)間間隔的相對(duì)性 相對(duì)論時(shí)空觀：某兩個(gè)事件，在不同的慣性系中觀察，它們的時(shí)間間隔是不同的,你對(duì)“長度”的相對(duì)性是怎樣理解的？為什么我們平時(shí)觀察不到這種長度收縮效應(yīng)？ 答案：不同慣性系中的觀測(cè)者對(duì)同一物體進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)得的結(jié)果并不相同 雖然結(jié)果不同，物體本身并未收縮 在垂直于運(yùn)動(dòng)方向不發(fā)生收縮效應(yīng)現(xiàn)象,經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為空間和時(shí)間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對(duì)的，空間與時(shí)間也是沒有聯(lián)系的 相對(duì)論則認(rèn)為空間和時(shí)間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)前面已經(jīng)看到，在一個(gè)確定的參考系中觀察，運(yùn)動(dòng)物體的長度(空間距離)和它上面物理過程的快慢(時(shí)間進(jìn)程)都跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān),(探究題)飛船在高空以0.1c的速度向目標(biāo)飛行，從飛船上向目標(biāo)方向發(fā)射一個(gè)光信號(hào)，則在地面的觀察者看來光信號(hào)的速度是1.1c嗎？ 解析：由經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理可知，光信號(hào)相對(duì)地面的速度vc0.1c1.1c，但根據(jù)狹義相對(duì)論中的光速不變?cè)?，真空中的光速相?duì)于飛船為c，相對(duì)于地面也為c，對(duì)不同慣性參考系是相同的，這一判斷被麥克耳孫莫雷實(shí)驗(yàn)所證實(shí),答案：在地面的觀察者看來光信號(hào)的速度還是c，不是1.1c. 點(diǎn)評(píng)：經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論是有一定局限性的，一般只適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng),答案：CD 解析：根據(jù)狹義相對(duì)性原理，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的.,人馬星座星是離太陽系最近的恒星，它距地球4.31016m，設(shè)有一宇宙飛船自地球往返于人馬星座星之間，設(shè)宇宙飛船的速度為0.999c，按地球上的時(shí)鐘計(jì)算，往返一次需多長時(shí)間？若以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算，往返一次的時(shí)間又為多少？(取1位有效數(shù)字),答案：2.87108 s；1.28107 s 點(diǎn)評(píng)：狹義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論是這一章的重要內(nèi)容，在對(duì)這些結(jié)論或公式用于分析和計(jì)算時(shí)，要注意理解其中各量的意義，切記不可盲目亂套公式,世界上各式各樣的鐘：砂鐘、電鐘、機(jī)械鐘、光鐘和生物鐘既然運(yùn)動(dòng)可以使某一種鐘變慢，它一定會(huì)使所有的鐘都一樣變慢這種說法是 ( ),A對(duì)的，對(duì)各種鐘的影響必須相同 B不對(duì)，不一定對(duì)所有的鐘的影響都一樣 CA和B分別說明了兩種情況下的影響 D以上說法全錯(cuò) 答案：A,如圖，假設(shè)一根10 m長的梭鏢以光速穿過一根10 m長的管子，它們的長度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)量的以下敘述中最好的描述了梭鏢穿過管子的情況的是 ( ),A梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它 B管子收縮變短，因此在某些位置上，梭鏢從管子的兩端伸出來 C兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個(gè)位置，管子恰好遮住梭鏢 D所有這些都與觀察者的運(yùn)動(dòng)情況有關(guān),解析：如果你是在相對(duì)于管子靜止的參考系中觀察運(yùn)動(dòng)著的梭鏢，那么梭鏢看起來就比管子短，在某些位置梭鏢會(huì)完全在管子內(nèi)部，然而當(dāng)你和梭鏢一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，你看到的管子就縮短了，所以在某些位置，你可以看到梭鏢兩端都伸出管子 答案：D,一列速度接近光速的火車(靜止時(shí)的長度比隧道的長度大)經(jīng)過隧道時(shí)，站在地面上的人還看到兩個(gè)閃電同時(shí)擊中隧道的兩端，但由于“動(dòng)尺變短”效應(yīng)，站在隧道旁邊的人看到火車完全進(jìn)入了隧道，剛好不會(huì)被閃電擊中但是，站在車上的人看到的卻是隧道變得更短，不可能完全遮住整列火車，那么他看到的閃電會(huì)不會(huì)擊中火車呢？ 答案：不會(huì),