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第十五章相對論簡介第一?二節(jié)相對論的誕生?時(shí)間和空間的相對性,知識(shí)梳理圖(學(xué)生用書P87),情景設(shè)置(學(xué)生用書P87)在高速運(yùn)行的火車上對地面上長度的測量和時(shí)間的計(jì)算與地面上的是否相同?,深化探究(學(xué)生用書P87)一?相對論的誕生1.經(jīng)典的相對性原理(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)參考系叫做慣性系,相對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.(2)伽利略相對性原理: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.,2.狹義相對論的兩個(gè)基本假設(shè)(1)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.(2)光速不變原理:真空中的光速在不同的慣性系中都是相同的.,3.兩個(gè)相對性原理的區(qū)別對于伽利略相對性原理來說,參考系中的坐標(biāo)單位與參考系的運(yùn)動(dòng)無關(guān);參考系中的時(shí)間與參考系的運(yùn)動(dòng)無關(guān).其合速度合成規(guī)律應(yīng)滿足v=v′+u.v′是慣性系A(chǔ)相對另一個(gè)慣性系B的速度,u是物體相對慣性系A(chǔ)的速度,那么,物體相對于慣性系B的速度v=v′+u.以此類推,光速是可以變大或變小的(真空中).,對狹義相對性原理來說,力學(xué)規(guī)律對慣性系來說都是相同的,但是光速是不變的,由于光速不變,造成了與經(jīng)典理論一些不同的結(jié)論,這些結(jié)論在低速的世界里是不易搞清楚的,但從天體的物理現(xiàn)象中卻得到了證實(shí).,二?時(shí)間和空間的相對性1.同時(shí)的相對性(1)經(jīng)典的時(shí)空觀: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,在另一慣性系中也是同時(shí)的.(2)相對論的時(shí)空觀:“同時(shí)”具有相對性,即在同一慣性系中不同地點(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,即同時(shí)是相對的.,2.“長度”的相對性(1)經(jīng)典的時(shí)空觀:一條桿的長度不會(huì)因?yàn)橛^察者是否與桿做相對運(yùn)動(dòng)而不同的.(2)相對論的時(shí)空觀:“長度”也具有相對性,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短,但在垂直于桿的方向上,桿的長度不變.(3)相對長度公式:其中l(wèi)0為與桿相對靜止的人認(rèn)為桿的長,l是相對桿運(yùn)動(dòng)速度是v的人認(rèn)為桿的長度.由于所以lΔt′.這是一個(gè)令人吃驚的結(jié)論:光信號往返的時(shí)間,地面上的人(小芳)和車廂里的人(小明)測量的結(jié)果不一樣,地面上的人測得的時(shí)間(Δt)要比車廂里的人測得的時(shí)間(Δt′)長些.,梯度練習(xí)(學(xué)生用書P89)基礎(chǔ)強(qiáng)化1.通常我們把地球和相對地面靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體參考系看做慣性系,若以下列系統(tǒng)為參考系,屬于非慣性系的有()A.停在地面上的汽車B.繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船C.在大海上勻速直線航行的輪船D.以較高速度勻速直線運(yùn)動(dòng)的磁懸浮列車答案:B,2.以下說法正確的是()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.力學(xué)規(guī)律在一個(gè)靜止的參考系和一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)的參考系中是不等價(jià)的C.經(jīng)典規(guī)律也適用于高速物體D.力學(xué)規(guī)律在任何慣性系里都是等價(jià)的答案:D,3.在一個(gè)慣性系中觀測,有兩個(gè)事件同時(shí)不同地,則在其他慣性系中觀察,結(jié)果是()A.一定同時(shí)B.可能同時(shí)C.不可能同時(shí),但可能同地D.不可能同時(shí),也不可能同地答案:D,4.用相對論的觀點(diǎn)判斷下列說法是否正確()A.時(shí)間和空間都是絕對的,在任何參考系中一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間和一個(gè)物體的長度總不會(huì)改變B.在地面上的人看來以10km/s的速度運(yùn)動(dòng)的飛船中的時(shí)鐘會(huì)變快,但是飛船中的宇航員卻看到時(shí)鐘可能是準(zhǔn)確的C.在地面上的人看來,以10km/s的速度行駛飛船,在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)變窄,而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些.D.當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度vc時(shí)“時(shí)間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計(jì),CD,5.關(guān)于牛頓力學(xué)的適用范圍,下列說法正確的是()A.適用于宏觀物體B.適用于微觀物體C.適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體D.適用于低速宏觀物體答案:AD,6.下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的時(shí)間觀,說法正確的是()A.經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀中,同時(shí)是絕對的,即在一個(gè)參考系中的觀察者在某一時(shí)刻觀察到的兩個(gè)事件,對另一個(gè)參考系中的觀察者來說也是同時(shí)的B.在經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀中,時(shí)間間隔是絕對的,即任何事件(或物體運(yùn)動(dòng))所經(jīng)歷的時(shí)間,在不同的參考系中測量都是相同的,而與參考系的選取無關(guān)C.經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀中,空間距離是絕對的,即如果各個(gè)參考系中用來測量長度的標(biāo)準(zhǔn)相同,那么空間兩點(diǎn)的距離是絕對的不變的量值,而與參考系的選取無關(guān),D.經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀就是一個(gè)絕對的時(shí)空觀,時(shí)間與空間物體的運(yùn)動(dòng)無關(guān)答案:ABCD,7.A?B兩架飛機(jī)沿地面上一足球場的長度方向在其上空高速飛過,且vA>vB,在飛機(jī)上的人觀察結(jié)果正確的是()A.A飛機(jī)上的人觀察到足球場的長度比B飛機(jī)上的人觀察到的大B.A飛機(jī)上的人觀察到足球場的寬度比B飛機(jī)上的人觀察到的小C.兩飛機(jī)上的人觀察到足球場的長度相同D.兩飛機(jī)上的人觀察到足球場的寬度相同答案:D,8.某宇航員要到離地球5光年的星球上去旅行,如果希望把這路程縮短為3光年,則它所乘坐的飛船相對地球的速度為()A.0.5cB.0.6cC.0.8cD.0.9c答案:C,9.π+介子是一個(gè)不穩(wěn)定的粒子平均壽命是2.610-8s(在它自己的參考系中測得)(1)如果此介子相對于實(shí)驗(yàn)室以0.8c的速度運(yùn)動(dòng),那么在實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系中測得的π+介子的壽命多長?(2)π+介子在衰變前運(yùn)動(dòng)了多長距離?,答案:(1)4.310-8s(2)10.32m,10.遠(yuǎn)方的一顆星以0.8c的速度離開地球,測得它輻射出來的閃光按5晝夜的周期變化,求在此星球上測其閃光周期為多長?,答案:3晝夜,