2019-2020学年人教版高中物理选修3-4课件:第15章 第1、2节 .ppt
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1、第十五章,相对论简介,情 景 切 入 地球上有一对孪生兄弟,哥哥乘飞船遨游太空,弟弟仍留在地球上。相对论告诉我们,当哥哥返回到地球时,遨游太空的哥哥会更年轻!这就是有趣的“双生子佯谬”,它展示了一个全新的时空观。 知 识 导 航 本章只是对相对论做了一个简单的介绍,在学习时可以主要了解以下内容:狭义相对论的两个基本假设,时间和空间的相对性,狭义相对论的其他结论 ,广义相对论简介等知识。本章内容绝大多数是要求同学们了解或知道,更深的内容要到以后继续学习。,学 法 指 导 学习本章前应先复习、了解在前面学习过的有关经典力学的局限性内容,在学习中要注意相对论时空观的学习。本章的学习应采用独立思考和交
2、流讨论相结合方法。在学习本章的过程中,还应注意相对论的全面阐述,这要用到较多的高等数学知识,在这里做到了解即可,不必深入探究。,第一节 相对论的诞生 第二节 时间和空间的相对性,课 前 预 习,1惯性系 如果_定律在某个参考系中成立,这个参考系就叫惯性系。 2经典相对性原理 表述一:力学规律在任何_中都是相同的。 表述二:在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都_判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做_运动。 表述三:任何惯性系都是_的。,经典的相对性原理,牛顿运动,惯性系,不能,匀速直线,平权,1实验基础 不论光源与观测者做怎样的相对运动,光速都是_。 2两个基本假设,狭义相对论的两个基本假设
3、,一样的,惯性,物理,相同,1“同时”的相对性 (1)经典的时空观:在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察_。 (2)相对论的时空观:“同时”具有_性,即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察_。 2“长度”的相对性 (1)经典的时空观:一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做_而不同。,时间和空间的相对性,也是相同的,相对,不一定同时,相对运动,(2)相对论的时空观:“长度”也具有_性,一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比_时的长度小。 设相对于静止的观察者认为杆的长度为l0,与杆有相对运动的人认为杆的长度为l,杆相对于观察者的速度为v,则l
4、,l0,v的关系是:l_。,相对,静止,3时间间隔的相对性 (1)经典的时空观:某两个事件,在不同的惯性系中观察,它们的时间间隔总是_。 (2)相对论的时间观:某两个事件,在不同的惯性参考系中观察,它们的时间间隔是_的。 设表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的时间间隔,t表示相对事件发生地以v高速运动的参考系中观察同样两事件的时间间隔,则它们的关系是:t_。,相同的,不同,4相对论时空观 (1)经典时空观:空间和时间是脱离物质存在的,是_的,空间和时间之间也是_联系的。 (2)相对论时空观:空间和时间与物质的_有关。,绝对,没有,运动状态,判一判 (1)牛顿运动定律在任何情况下都成立。( )
5、 (2)狭义相对论的两个基本假设仅仅是猜想而已,没有任何依据。( ) (3)匀加速运动的参考系可以看作惯性系。( ) (4)在地面上的人看来,高速运行的动车组在运动方向上会变短,而车中的乘客却感觉到地面上的人看起来扁一些。( ) (5)相对论时空观认为空间和时间与物质的运动状态无关。( ),选一选 如图所示,沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶,当铁塔B发出一个闪光,列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是( ) A同时被照亮 BA先被照亮 CC先被照亮 D无法判断 解析:列车上的观察者看到的是由B发出后经过A和C反射的光,由于列车在这段时间内向
6、C运动,而远离A,所以C的反射光先到达列车上的观察者,看到C先被照亮,故只有C正确。,C,想一想 假设地面上有一火车以接近光速的速度运行,车内站立着一个中等身材的人,站在路旁边的人观察车里的这个人是什么体形? 答案:是一个中等个子的瘦人 解析:人是站着的,路旁的人观察到的车内的人沿车运动的方向上的长度(决定胖瘦)变短了,所以人变瘦。但人在垂直于车运动方向上的长度(决定身高)不变。,课 内 探 究,考虑几个问题: (1)如图所示,参考系O相对于参考系O静止时,人看到的光速应是多少? (2)参考系O相对于参考系O以速度v向右运动,人看到的光速应是多少? (3)参考系O相对于参考系O以速度v向左运动
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