相對論簡介1 相對論的誕生 課件

第十五章相對論簡介1相對論的誕生學(xué)習(xí)目標1.知道經(jīng)典的相對性原理,知道狹義相對論的實驗基礎(chǔ)和它的兩個基本假設(shè)。2.知道狹義相對論的幾個主要結(jié)論。一、經(jīng)典的相對性原理與狹義相對論的兩個基本假設(shè)1.經(jīng)典的相對性原理:(1)慣性系:_________定律能夠成立的參考系。相對一個慣性系做_________運動的另一個參考系也是慣性系。(2)伽利略相對性原理:_____規(guī)律在任何_____系中都是相同的。牛頓運動勻速直線力學(xué)慣性2.狹義相對論的兩個基本假設(shè):(1)實驗基礎(chǔ):不論光源與觀測者做怎樣的相對運動,光速都是_______。(2)兩個基本假設(shè):狹義相對性原理在不同的_____參考系中,一切_____規(guī)律都是相同的光速不變原理真空中的光速在不同的慣性參考系中都是_____的一樣的慣性物理相同【自我思悟】如何判斷一個參考系是慣性參考系還是非慣性參考系?提示:我們通常選大地是慣性參考系,相對于地面靜止或做勻速運動的物體都是慣性參考系;相對于地面做變速運動的物體都是非慣性參考系。【盲區(qū)掃描】1.靜止或勻速直線運動的參考系是慣性系。2.研究力學(xué)問題時可以選擇任何慣性系,表達式越簡單越好。3.在經(jīng)典時空觀中空間和時間是絕對的,而在狹義相對論時空觀中空間和時間與物質(zhì)的運動狀態(tài)有關(guān)。4.根據(jù)相對論中的假設(shè),光速是不變的。5.經(jīng)典物理學(xué)認為空間與時間沒有聯(lián)系。一、經(jīng)典的相對性原理與狹義相對性原理對比分析1.慣性系和非慣性系:牛頓運動定律能夠成立的參考系為慣性系,相對于這個慣性系做勻速直線運動的另一個參考系也是慣性系。牛頓運動定律不成立的參考系稱為非慣性系。2.伽利略相對性原理:力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的。3.相對性原理與電磁規(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常量,但是按照伽利略的相對性原理,在不同慣性系中的光速應(yīng)是各不相同的。邁克耳孫-莫雷實驗證明:不論光源與觀察者做怎樣的相對運動,光速都是相同的。4.愛因斯坦狹義相對論的兩個基本假設(shè):(1)在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的;(2)真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的?！疚⑺伎肌?1)牛頓運動定律的適用條件是什么?提示:宏觀物體、低速運動和慣性參考系。(2)伽利略的相對性原理與狹義相對性原理有什么不同?提示:伽利略的相對性原理認為力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中是相同的;狹義相對性原理認為在不同慣性系中一切物理規(guī)律都是相同的?！绢}組通關(guān)】【示范題】(多選)(2014·日照高二檢測)下列說法中正確的是(

)A.研究鉛球的運動,可以用牛頓定律和運動學(xué)公式B.研究電子的運動可用牛頓定律和運動學(xué)公式C.研究電子運動要用狹義相對性原理,研究鉛球運動可用牛頓運動定律D.研究鉛球和電子的運動都要用牛頓運動定律【解題探究】(1)牛頓運動定律用來處理經(jīng)典物理學(xué)中的______、_____問題。(2)電子的運動用___________原理來解決。【規(guī)范解答】選A、C。以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)處理低速、宏觀物體的運動是相當完美的,但對于高速、微觀的運動就無能為力了。顯然,鉛球的運動可以用牛頓定律來解決;電子的運動則不能用牛頓定律來解決,而要用狹義相對性原理來解決。故A、C正確,B、D錯誤。低速宏觀狹義相對性【通關(guān)1+1】1.(2010·北京高考)屬于狹義相對論基本假設(shè)的是:在不同的慣性系中(

)A.真空中光速不變B.時間間隔具有相對性C.物體的質(zhì)量不變D.物體的能量與質(zhì)量成正比【解析】選A。狹義相對論的基本假設(shè)有:(1)狹義相對論的相對性原理:一切彼此做勻速直線運動的慣性參考系,對于描寫運動的一切規(guī)律來說都是等價的;(2)光速不變原理:對任一慣性參考系,真空中的光速都相等。所以只有A項正確。2.如圖所示,強強乘坐速度為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【解析】選D。由狹義相對論的基本假設(shè):光速不變原理,真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,可知D正確?！咀兪接?xùn)練】1.(多選)下列說法正確的是(

)A.在以c豎直方向上升的火箭上向前發(fā)出的光,對地速度一定比c大B.在以c豎直方向上升的火箭上向前發(fā)出的光,對地速度一定比c小C.在以c豎直方向上升的火箭上沿水平方向發(fā)出的光對地速度為cD.在以c豎直方向上升的火箭上向任一方向發(fā)出的光對地速度都為c【解析】選C、D。根據(jù)狹義相對性原理,在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的。2.如圖所示,思考以下幾個問題:(光速用c表示)(1)若參考系O′相對于參考系O靜止,人看到的光速應(yīng)是多少?(2)若參考系O′相對于參考系O以速度v向右運動,人看到的光速應(yīng)是多少?(3)若參考系O相對于參考系O′以速度v向左運動,人看到的光速又是多少?【解析】根據(jù)狹義相對論的光速不變原理: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、觀察者間的相對運動沒有關(guān)系。因此三種情況下,人觀察到的