《2018-2019版高中物理 第六章 相對論 1 牛頓力學中運動的相對性 2 狹義相對論的兩個基本假設(shè) 3 時間、長度的相對性課件 教科版選修3-4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中物理 第六章 相對論 1 牛頓力學中運動的相對性 2 狹義相對論的兩個基本假設(shè) 3 時間、長度的相對性課件 教科版選修3-4.ppt（29頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第六章 相對論,1 牛頓力學中運動的相對性 2 狹義相對論的兩個基本假設(shè) 3 時間、長度的相對性,[學習目標],1.了解牛頓力學中運動的相對性. 2.了解伽利略相對性原理及其速度變換公式. 3.了解狹義相對論的兩個基本假設(shè). 4.了解狹義相對論的幾個主要結(jié)論. 5.了解經(jīng)典時空觀與相對論時空觀的重要區(qū)別.,內(nèi)容索引,,重點探究 啟迪思維 探究重點,達標檢測 檢測評價 達標過關(guān),自主預(yù)習 預(yù)習新知 夯實基礎(chǔ),自主預(yù)習,一、牛頓力學中運動的相對性 1.伽利略相對性原理：在任何慣性參考系中， 的規(guī)律都是一樣的. 2.經(jīng)典時空觀 經(jīng)典時空觀認為時間和空間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對的，時間和空間是相

2、互獨立、互不相關(guān)的. 3.伽利略速度變換公式 若車廂相對地面以u向前行駛，車廂內(nèi)人相對車廂以速率v′向前跑，則人對地面的速率為v＝ ；若人向車后跑，相對地面的速率為v＝ _______.,力學,u＋v′,u－v′,二、狹義相對論的兩個基本假設(shè) 1.愛因斯坦相對性原理 對不同的慣性系， (包括 的和 的)都是一樣的. 2.光速不變原理 光在真空中運動的速度在任何慣性參考系中測得的數(shù)值都是 的.,物理規(guī)律,力學,電磁,相同,三、時間、長度的相對性 1.同時的相對性 在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察時： (1)經(jīng)典的時空觀認為 (填“一定”

3、或“不一定”)是同時發(fā)生的. (2)狹義相對論的時空觀認為 (填“一定”或“不一定”)是同時發(fā)生的.,一定,不一定,2.時間間隔的相對性 (1)經(jīng)典的時空觀：某兩個事件，在不同的慣性系中觀察，它們的時間間隔總是 的. (2)狹義相對論認為“動鐘變慢”：時間間隔的相對性公式τ＝_________， 也就是說，在相對運動的參考系中觀測，事件變化過程的時間間隔變大了，這叫做狹義相對論中的時間膨脹.,相同,3.長度的相對性(動棒縮短效應(yīng)) (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 而不同. (2)狹義相對論認為“動棒縮短”：狹義相對論中的長度公式：l＝ _________

4、，但垂直于桿的運動方向上，桿的長度 . 4.相對論時空觀 時間和空間的量度與物體的運動 關(guān)，是 的.,相對運動,不變,相對,有,[即學即用] 判斷下列說法的正誤. (1)一根桿的長度不會因為觀察者是否與桿做相對運動而不同，這是經(jīng)典物理學的觀點.( ) (2)一根桿的長度靜止時為l0，不管桿如何運動，桿的長度均小于l0.( ) (3)“動鐘變慢”是時鐘的精度因運動而發(fā)生了變化.( ) (4)高速運動的飛船中的宇航員發(fā)現(xiàn)地面的時鐘變慢了.( ),√,,,√,答案,重點探究,一、伽利略相對性原理與狹義相對論,[導學探究] (1)如圖1所示，小球相對于參考系O以速度v0向右拋出，人相對于參考

5、系O′靜止，當參考系O′相對于參考系O靜止、以速度v向右運動和以速度v向左運動時，人觀察到小球的速度分別為多大？,答案 分別為v0、v0－v、v0＋v,答案,圖1,(2)如圖2所示，光源相對于參考系O靜止，人相對于參考系O′靜止，當參考系O′相對于參考系O靜止、以速度v向右運動和以速度v向左運動時，人觀察到的光源發(fā)出光的傳播速度分別為多大？,答案 人觀察到的光速都是c,答案,圖2,[知識深化] 1.慣性系與非慣性系的確定：我們通常選取大地為慣性系，相對于地面靜止或做勻速運動的物體都是慣性系，相對于地面做變速運動的物體都是非慣性系. 2.光的傳播速度與慣性系的選取無關(guān).在任何情況下，真空中的光速

6、都是c.,解析 根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)可知，選項A、B正確； 狹義相對論只涉及慣性參考系，不涉及非慣性參考系，選項D錯誤，C正確.,例1 關(guān)于狹義相對論，下列說法不正確的是 A.狹義相對論認為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的 B.狹義相對論認為在一切慣性系中，光在真空中的速度都等于c，與光源 的運動無關(guān) C.狹義相對論只涉及無加速運動的慣性系 D.狹義相對論在任何情況下都適用,√,答案,解析,解析 根據(jù)愛因斯坦狹義相對論，在任何參考系中，光速不變，即光速不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變，所以壯壯觀測到該光束的傳播速度為c，所以A、B、C錯誤.,例2 如圖3所示，強強乘

7、坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強強向壯壯發(fā)出一束光進行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為 A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.c,√,答案,解析,圖3,1.各物理量有可能因為所選擇參考系的不同而不同，但是它們遵循的物理規(guī)律是相同的. 2.光速不變原理強調(diào)真空中的光速恒定不變，與光源、觀察者間的相對運動沒有關(guān)系.,二、時間和長度的相對性,[導學探究] 如圖4所示，一列車以速度v經(jīng)過站臺，站臺中部的觀察者C看到列車車頭正好到達站臺最右端的A人時，車尾正好到達站臺最左端的B人.,答案 不是同時舉旗，他看到A人先舉旗,答案

8、,圖4,(1)若此時站臺上的觀察者C看到A、B兩人同時面向列車舉起手中的小紅旗，那么站在列車中點的觀察者C′看到A、B兩人是同時舉旗的嗎？如果不是同時舉旗，他會看到哪個人先舉旗？,(2)站臺上的觀察者C看到列車長度剛好和站臺長度相同，列車上的觀察者C′認為列車長度和站臺長度相同嗎？如果不相同，他認為列車長還是站臺長？ 答案 列車長度和站臺長度不相同，他認為列車長 (3)假定列車上的觀察者C′舉起小紅旗向站臺上的A、B兩人揮動致意，他認為自己從舉起小紅旗到放下小紅旗的時間為t，站臺上的觀察者C觀察到他舉旗的時間也為t嗎？如果不是t，他認為這個時間比t長還是短？ 答案 不是t，他認為這個時間比t長

9、,答案,例3 假設(shè)地面上長100 km的直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？如果火箭的速度達到0.6c，則火箭上的人看到的鐵路的長度又是多少？,答案,解析,答案 100 km 80 km,應(yīng)用相對論效應(yīng)解題的一般步驟 1.應(yīng)該通過審題確定研究對象及研究對象的運動速度. 2.明確求解的問題，即明確求解靜止參考系中的觀察結(jié)果，還是運動參考系中的觀察結(jié)果. 3.應(yīng)用“尺縮效應(yīng)公式”或“時間延緩效應(yīng)公式”進行計算.,答案 4.310－8 s,例4 π＋介子是一種不穩(wěn)定粒子，平均壽命是2.610－8 s.(在它自己的參考系中測得) (1)如果此粒

10、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量的π＋介子壽命多長？,答案,解析,解析 π＋介子在實驗室中的壽命為,解析 該粒子在衰變前運動的距離為x＝uΔt＝0.831084.310－8 m＝10.32 m.,(2)在(1)中實驗室坐標系里測量的π＋介子在衰變前運動了多長距離？,答案,解析,答案 10.32 m,達標檢測,解析 在所有慣性系中，一切力學規(guī)律都是等價的，故D正確，C錯誤； 經(jīng)典物理規(guī)律是狹義相對論在低速狀態(tài)下的一個近似，所以經(jīng)典物理規(guī)律只適用于低速運動的物體，而經(jīng)典物理中的速度合成公式也只適用于低速情況，故A、B錯誤.,1,2,3,4,1.(伽利略相對性原理)以下說

11、法中正確的是 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.經(jīng)典物理規(guī)律也適用于高速運動的物體 C.力學規(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 D.力學規(guī)律在任何慣性系里都是等價的,√,答案,解析,1,2,3,4,解析 根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)——光速不變原理可知：真空中的光速相對于火箭的速度為c，相對于地面的速度也為c，即對不同的慣性參考系光速是相同的，因此C、D正確，A、B錯誤.,2.(狹義相對論)(多選)下面說法正確的是 A.在以 豎直方向升空的火箭上向前發(fā)出的光，對地速度一定比c大 B.在以 豎直方向升空的火箭上向后發(fā)出的光，對地速度一定比c小 C.

12、在以 豎直方向升空的火箭上沿水平方向發(fā)出的光對地速度為c D.在以 豎直方向升空的火箭上向任一方向發(fā)出的光對地速度都為c,√,√,答案,解析,解析 從相對S系沿x軸方向以接近光速勻速飛行的飛行器上觀察S中的正方形，根據(jù)相對論效應(yīng)可知，沿x軸方向正方形邊長縮短，而沿y軸方向正方形邊長沒有改變，則其形狀變成長方形，故C正確，A、B、D錯誤.,1,2,3,4,3.(空間的相對性)慣性系S中有一邊長為l的正方形(如圖5所示).從相對S系沿x軸方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得此正方形的圖形是,答案,解析,圖5,√,1,2,3,4,4.(時間的相對性)如圖6所示，A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度vB和vC朝同一方向飛行的兩枚火箭上，且vB＜vC.地面上的觀察者認為哪個時鐘走得最慢？哪個時鐘走得最快？,答案,解析,答案 火箭C上的時鐘走得最慢，地面上的時鐘走得最快,圖6,1,2,3,4,