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1

1、知識(shí)導(dǎo)航 本章主要是講述相對(duì)論的提出、開展及應(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)的根本內(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(zhǎng)度等根本量的相對(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

2、綱須知 在一節(jié)長(zhǎng)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.假設(shè)車廂以速度V沿著K系的x軸方向勻速前進(jìn)，那么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？1 19 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

3、 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(zhǎng)度不會(huì)因?yàn)橛^察者是否與桿做相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不同，但分析說明：確 實(shí) 與 觀 察 者 與 桿 之 間 的 相 對(duì)運(yùn) 動(dòng) 有關(guān) 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) 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

4、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前方加速運(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)

5、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(zhǎng)度的相對(duì)性 一條沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿， 其長(zhǎng)度總比靜止的長(zhǎng)度小， 但在垂直桿的運(yùn) 動(dòng)方向上， 桿的長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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

6、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)論那么認(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(zhǎng)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)， 那么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v = c + 0.1c = 1.1c，但根據(jù)狹義相對(duì)論中的光速不變?cè)恚?/p>

7、 真空中的光速相對(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一一莫雷實(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aX 1016m設(shè)有一宇宙飛船自 地球往返于人馬星座aXX 107 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

8、、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(zhǎng)的梭鏢以光速穿過一根10 m長(zhǎng)的管子，它們的長(zhǎng)度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)量的 以下表達(dá)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)

9、 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(zhǎng)度比隧道的長(zhǎng)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) 解析：這道題 考查的是對(duì)同時(shí)的相對(duì)性的理解，

10、站在隧道旁的人看到兩個(gè)閃電是同 時(shí)發(fā)生的，但站在火車?yán)锩娴娜丝吹降膬蓚€(gè)閃電卻不是同時(shí)發(fā)生的， 他看到的現(xiàn)象是：在火車前面的閃電先發(fā)生，經(jīng)過一段時(shí)間后，火車 后面的閃電才發(fā)生， 而在這個(gè)時(shí)間間隔里面， 列車已經(jīng)前進(jìn)了一段距 離，所以車尾也不會(huì)被閃電擊中.I相對(duì)論質(zhì)能公式 I質(zhì)速關(guān)系、 質(zhì)能關(guān)系I狹義相對(duì)論的根本假設(shè) 要求 內(nèi)容了解相對(duì)論的時(shí)空 觀 了解長(zhǎng)度的相對(duì)性和時(shí)間間隔的相對(duì)性 了解同時(shí)的相對(duì) 性 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(zhǎng)度 絕對(duì) 相對(duì) 宇宙射線的觀測(cè)* * l = 10 t =,通常用At代替 t '，那么有厶t = 我們平常觀察不到這種長(zhǎng)度收縮效應(yīng)， 是因?yàn)槲覀兩钤诒裙?速低很多的低速世界里， 這種現(xiàn)象極不明顯. 即使運(yùn)動(dòng)物體的速度到 達(dá)v = 30000km/s即0.1c ,長(zhǎng)度收縮效應(yīng)也只不過是.因此，在低速 運(yùn)動(dòng)中，vvv c,L,長(zhǎng)度收縮效應(yīng)可忽略不計(jì).判斷以下說法是否正確A. 在以c豎直方向上升的火箭上向前發(fā)出的光，對(duì)地速度一定比c大B. 在以c豎直方向上升的火箭上向前發(fā)出的光，對(duì)地速度一定比c小C. 在以c豎直方向上升的火箭上沿水