2020版物理粤教版3-4课件:第5章 第1节-第2节 .pdf
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1、合作探究自主预习 第一节第一节 狭义相对论的狭义相对论的基本原理基本原理 第二第二节节 时空相对性时空相对性 合作探究自主预习 目标导航预习导引 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二 一、狭义相对论的诞生与基本原理一、狭义相对论的诞生与基本原理 1.狭义相对论的诞生 爱因斯坦在大学时就开始注意“以太”的争论及迈克尔逊和莫雷 的实验,他深信麦克斯韦电磁理论和光速不变的事实。经过7年的 研究,认识到不同速度的地方(即参考系)的时间是不一样的,时间会 因相对速度而改变。 2.狭义相对论的两个基本假设 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二 二、时间和空间的相对性二、时间和空间的相对性 1.“同时”
2、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也是同时的。 (2)相对论的时空观:“同时”具有相对性,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不一定是同时 的。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二 2.时间间隔的相对性 (1)经典的时空观:两个事件在不同的惯性参考系中观测,它们之 间的时间间隔总是相同的。 (2)相对论的时空观:两个事件在不同的惯性参考系中观测,它们 之间的时间间隔是不同的。 设t表示相对事件发生在静止的惯性系中观测的时间间隔,t表 示相对事件发生在以v高速运动的参考系中观察同样两事件的时 间间隔
3、,则它们的关系是 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二 3.空间距离的相对性 (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相对 运动而不同。 (2)相对论的时空观:“长度”也具有相对性,一条沿自身长度方向 运动的杆,其长度总比静止时的长度小。设相对于杆静止的观察者 认为杆的长度为l,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、l、v的关系是 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 一、经典相对性原理与狭义相对论的两个基本假设一、经典相对性原理与狭义相对论的两个基本假设 1.惯性系和非惯性系:牛顿运动定律能够成立的参考系为惯性系, 相对于这
4、个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。 牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。 2.伽利略相对性原理:力学规律在任何惯性系中都是相同的。 3.相对性原理与电磁规律:根据麦克斯韦的电磁理论,真空中的光 速在任何惯性系中都是一个常量,但是按照伽利略的相对性原理, 在不同惯性系中的光速应是各不相同的。迈克耳孙莫雷实验证 明不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是相同的。 4.爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设: (1)在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的; (2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源的运 动和观察者的运动无关。 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究
5、典题例解迁移应用 对光速不变原理如何理解? 答案:我们经常讲速度是相对的,参考系选取不同,速度也不同,这 是经典力学中速度的概念,但是1887年迈克耳孙莫雷实验中证明 的结论是:不论取怎样的参考系,光速都是一样的。也就是说光速 的大小与选取的参考系无关,光的速度是从麦克斯韦方程组中推导 出来的,它没有任何前提条件,所以这个速度不是指相对某个参考 系的速度。 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 【例1】 假如一列火车以0.75c(c为光速)的速度向站台驶来,从火 车上向站台上的观测者发射一个光信号。在火车上测得光离开的 速度是c,根据过去熟悉的速度合成法则,光到达站台上的观测
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