第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性-2023-2024学年高一物理（人教版2019必修第二册）（28张PPT）

第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性 第7章 目 录 CONTENTS 相对论时空观 01 牛顿力学的成就与局限性 02 01 相对论时空观 爱丁顿通过实验首次验证了广义相对论。 爱因斯坦创立了相对论，阐述了物体以接近光速运动所遵循的规律，得出了一些不同于经典力学的观念和结论。 导学探究 地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s，设在美国伊利诺斯州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999 999 999 987倍光速的速度，请思考： (1)在狭义相对论中，地球的公转速度属于低速还是高速？被加速器加速后的电子的速度属于低速还是高速？ 　地球的公转速度属于低速，被加速器加速后的电子的速度属于高速。 (2)在地面上校准的两只钟，一只留在地面上，一只随宇宙飞船遨游太空，隔一段时间飞船返回地面时，两只钟显示的时间相同吗？有什么差别？ 　不相同。随飞船旅行的时钟变慢。 （1）相对性原理：不同惯性参考系，物理规律相同 （2）光速不变原理：任何惯性系，光速不变 1、两条基本假设： 导学探究 如图，如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中也是同时的吗？ 火车上的观察者观测到：闪光会同时到达前后两壁。 地面上的观察者观测到：闪光会先到到后壁，后到达前壁。 狭义相对论认为：同时是相对的。 （1）相对时间 狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。 ———动时钟变慢 如何理解时间延缓效应 2、狭义相对论结论： 高速运动的惯性系中发生的物理过程，所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长。惯性系的速度越大，我们观察到的过程所经历的时间就越长。 列车参考系： {BDBED569-4797-4DF1-A0F4-6AAB3CD982D8}事件 位置 时刻 经历时间 发出一束光 A点 ????1′ ?????′=????2′?????1′ 接收一束光 A点 ????2′ {BDBED569-4797-4DF1-A0F4-6AAB3CD982D8}事件 位置 时刻 经历时间 发出一束光 A点 接收一束光 A点 时钟延缓 ?????′=2???????? ? c是真空中的光速 {BDBED569-4797-4DF1-A0F4-6AAB3CD982D8}事件 位置 时刻 经历时间 发出一束光 A点 ????1 ?????=????2?????1 接收一束光 B点 ????2 {BDBED569-4797-4DF1-A0F4-6AAB3CD982D8}事件 位置 时刻 经历时间 发出一束光 A点 接收一束光 B点 地面参考系： 时钟延缓 (12?????????)2=????2+(12?????????)2 ? ?????=2????/????1?????2????2 ? 时间延缓效应： ， ?????′为相对地面以速度v运动的惯性参考系上的人测定的时间， ?t为地面上的人测定的时间， ?t > ?????′ ? ?????=?????′1?????2????2 ? 由于 ，总有△t > ?t′，此种情况称为时间延缓效应 ———动长度变短 （2）相对长度 2、狭义相对论结论： 在爱因斯坦两个假设的基础上，经过严格的数学推导，可以得到下述结果： 如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是 长度收缩效应 地面参考系： {BDBED569-4797-4DF1-A0F4-6AAB3CD982D8}事件 位置 时刻 经历时间 杆右端B’经过地面A点 地面A点 ????1 ?????=????2?????1 杆左端A’经过地面A点 地面A点 ????2 {BDBED569-4797-4DF1-A0F4-6AAB3CD982D8}事件 位置 时刻 经历时间 杆右端B’经过地面A点 地面A点 杆左端A’经过地面A点 地面A点 长度收缩效应 列车参考系： {BDBED569-4797-4DF1-A0F4-6AAB3CD982D8}事件 位置 时刻 经历时间 A经过列车B’点 列车B’点 ????1′ ?????′=????2′?????1′ A经过列车A’点 列车A’点 ????2′ {BDBED569-4797-4DF1-A0F4-6AAB3CD982D8}事件 位置 时刻 经历时间 A经过列车B’点 列车B’点 A经过列车A’点 列车A’点 长度收缩效应 1.设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源，(c为真空中传播的光速)则下列说法正确的是 A.飞船正前方地面上的观察者看到这 ... ...