第6章 第1+2節(jié)

1、第1節(jié)牛頓眼中的世界第2節(jié)愛因斯坦眼中的世界牛 頓 眼 中 的 世 界先填空1經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理通過任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)，都不可能發(fā)現(xiàn)慣性系是處于絕對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，還是做勻速直線運(yùn)動(dòng)也就是說，不可能通過力學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)得慣性系的絕對(duì)速度這表明，力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的這個(gè)結(jié)論稱為經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理2絕對(duì)時(shí)空觀(1)在牛頓的世界里，力學(xué)規(guī)律之所以在任何慣性系中表達(dá)形式都相同，其根本原因是時(shí)間與空間不會(huì)隨參考系不同而變化，也就是說時(shí)間和空間是絕對(duì)的，這就是絕對(duì)時(shí)空觀(2)絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)空間是經(jīng)典物理學(xué)的支柱3尋找“以太”邁克爾孫實(shí)驗(yàn)(1)19世紀(jì)的科學(xué)家認(rèn)為，波是振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，光速c是以太介質(zhì)振動(dòng)

2、的傳播速度“以太”是絕對(duì)靜止的，可看成是絕對(duì)靜止的參考系，光在“以太”中朝各個(gè)方向的傳播速度皆為c.(2)物理學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了多種檢驗(yàn)“以太”存在的實(shí)驗(yàn)，其中最著名的是邁克爾孫莫雷實(shí)驗(yàn)再判斷1牛頓定律在慣性系中都成立()2經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，時(shí)間和空間是不能脫離物質(zhì)而存在的(×)3邁克爾孫莫雷實(shí)驗(yàn)尋找“以太”取得了成功(×)后思考牛頓定律在任何參考系中都成立嗎？【提示】不一定在慣性系中都成立，在非慣性系中牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立核心點(diǎn)擊1慣性系和非慣性系：牛頓運(yùn)動(dòng)定律能夠成立的參考系為慣性系，相對(duì)于這個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系稱為非慣性系2經(jīng)

3、典力學(xué)相對(duì)性原理：力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的3相對(duì)性原理與電磁規(guī)律：根據(jù)麥克斯韋的電磁理論，真空中的光速在任何慣性系中都是一個(gè)常量，但是按照伽利略的相對(duì)性原理，在不同慣性系中的光速應(yīng)是各不相同的邁克爾孫莫雷實(shí)驗(yàn)證明：不論光源與觀察者做怎樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，光速都是相同的1下列說法正確的是()A物理基本規(guī)律在所有慣性系中都是等價(jià)的B在真空中，光的速度與光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)C在不同的慣性系中，在不同方向上光速大小不同D在所有慣性系中，光在真空中沿任何方向傳播的速度都相同E經(jīng)典力學(xué)規(guī)律適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體【解析】根據(jù)相對(duì)性原理知，物理規(guī)律在所有慣性系中都是等價(jià)的，A正確；根據(jù)光速不變?cè)碇?，B、D正確

4、；根據(jù)邁克爾孫莫雷實(shí)驗(yàn)結(jié)果，C錯(cuò)誤；經(jīng)典力學(xué)只適用于低速和宏觀物體，E錯(cuò)誤【答案】ABD2.如圖6­1­1所示，在列車車廂的光滑水平面上有一個(gè)質(zhì)量為m5 kg的小球，正隨車廂一起以20 m/s的速度勻速前進(jìn)，現(xiàn)在給小球一個(gè)水平向前的F5 N的拉力作用，求經(jīng)10 s時(shí)，車廂里的觀察者和地面的觀察者看到小球的速度分別是多少？ 圖6­1­1【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510068】【解析】對(duì)于車上的觀察者：小球的初速度v00，加速度a1 m/s210 s時(shí)速度v1at10 m/s.對(duì)于地上的觀察者：方法一：小球初速度v020 m/s加速度a1 m/s2.10 s末速度v2v

5、0at30 m/s.方法二：根據(jù)速度合成法則v2v1v0(1020) m/s30 m/s.【答案】10 m/s30 m/s慣性系與非慣性系的區(qū)分1牛頓運(yùn)動(dòng)定律能夠成立的參考系叫慣性系以勻速直線運(yùn)動(dòng)的汽車、輪船等作為參考系就是慣性系2牛頓運(yùn)動(dòng)定律不能成立的參考系稱為非慣性系例如，我們坐在加速的車廂里時(shí)，以車廂為參考系觀察路邊的樹木、房屋，它們向后方加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，房屋樹木應(yīng)該受到不為零的合外力作用，但事實(shí)上卻沒有，也就是說牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立這里加速的車廂就是非慣性系愛 因 斯 坦 眼 中 的 世 界先填空1狹義相對(duì)論的兩條基本原理(1)狹義相對(duì)性原理：物理規(guī)律對(duì)于所有慣性系都具有相同

6、的形式(2)光速不變?cè)恚涸谌魏螒T性系中，光在真空中的速度恒為c，與光源的運(yùn)動(dòng)和觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)無關(guān)2狹義相對(duì)論中的時(shí)間與空間(1)根據(jù)狹義相對(duì)論，“同時(shí)”不再具有絕對(duì)的意義，“同時(shí)”是相對(duì)的運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢，這就是時(shí)間延緩效應(yīng)(2)根據(jù)狹義相對(duì)論，長度與觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)方向上發(fā)生了收縮，這就是長度縮短效應(yīng)3相對(duì)論的速度疊加(1)狹義相對(duì)論的速度疊加公式為u，由該公式可推知，光速在靜止參考系和運(yùn)動(dòng)參考系中具有相同的數(shù)值(2)在低速世界中，物體的運(yùn)動(dòng)可以用經(jīng)典力學(xué)來描述，而在高速世界中，物體的運(yùn)動(dòng)必須用相對(duì)論來描述再判斷1一切客觀真實(shí)的物理規(guī)律在任何慣性系中的表述形式應(yīng)該完全相

7、同()2在不同的慣性系中，在不同的方向上，光的傳播速度大小是不同的(×)3在高速世界中，運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢，而在低速世界中這種效應(yīng)可以忽略()后思考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？【提示】在平時(shí)生活中，物體運(yùn)動(dòng)的速度都非常小，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)出來了核心點(diǎn)擊幾個(gè)主要結(jié)論相對(duì)事件發(fā)生地(或物體)靜止的參考系中觀察相對(duì)事件發(fā)生地(或物體)運(yùn)動(dòng)的參考系中觀察“同時(shí)”的相對(duì)性事件同時(shí)但不同地點(diǎn)發(fā)生事件不同時(shí)發(fā)生

8、時(shí)間間隔的相對(duì)性兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔為t兩事件發(fā)生的時(shí)間間隔變大t長度的相對(duì)性桿的長度為l0若參考系沿桿的方向運(yùn)動(dòng)，觀察到的桿的長度減小ll03關(guān)于狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)，下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510069】A在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的B在不同的慣性參考系中，力學(xué)規(guī)律都一樣，電磁規(guī)律不一樣C真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的D真空中的光速在不同的慣性參考系中是有差別的E光速的大小與光源的運(yùn)動(dòng)和觀察者的運(yùn)動(dòng)無關(guān)【解析】狹義相對(duì)論的基本假設(shè)有兩個(gè)，分別是愛因斯坦相對(duì)性原理和光速不變?cè)磉x項(xiàng)A、C正確根據(jù)光速不變?cè)?，E正確【答案】ACE4地面上長100 km的鐵路上空有一火箭沿鐵路方向以30 km/s的速度掠過，則火箭上的人看到鐵路的長度應(yīng)該為多少？如果火箭的速度達(dá)到0.6c，則火箭上的人看到的鐵路的長度又是多少？【解析】當(dāng)火箭速度較低時(shí)，長度基本不變，還是100 km.當(dāng)火箭的速度達(dá)到0.6c時(shí)，由相對(duì)論長度公式ll0代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)解得：l100