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课件网) 第七章 万有引力与宇宙航行 相对论时空观与牛顿力学的局限性 知道爱因斯坦的两个假设的内容。 知道时间延缓效应及长度收缩效应结论的内容。 认识经典力学的局限性和适用范围。 了解相对论、量子力学和经典力学的关系。 2 3 1 重点 重难点 4 生活经验让我们体会到， 时间像一条看不见的“长河 ”， 均匀地自行流逝着， 空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其运动。 若河中的水以相对于岸的速度 v水岸 流动，河中的船以相对于水的速度 v船水 顺流而下，则船相对于岸的速度为 v船岸＝ v船水＋ v水岸 时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观。 设想人类可以利用飞船以0.2c的速度进行星际航行。若飞船向正前方的某一星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光的速度是多少？ 答案似乎应为 1.2c。 然而，事实并非如此！ 因为经典力学不再适用。经典力学只适用于解决低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，要解决这一问题就需要用到相对论时空观。 相对论时空观 一 地球绕太阳公转的速度是3×104 m/s，某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： 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。 (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？ (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。 1.19世纪，物理学家 根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度 光速c。 2.1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度 ！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系 。 麦克斯韦 等于 麦克斯韦 都是一样的 不符 3.爱因斯坦假设 (1)在不同的 参考系中，物理规律的形式都是 的。 (2)真空中的 在不同的惯性参考系中大小都是 的。 惯性 相同 光速 相同 爱因斯坦 假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁。 车上的观察者以车厢为参考系，闪光会同时到达前后两壁。这两个事件是同时发生的。 车下的观察者以地面为参考系，闪光先到达后壁，后到达前壁。这两个事件不是同时发生的。 4.相对论时空观 (1)时间延缓效应 ①如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一 地点完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt= 。 ②Δt与Δτ的关系总有Δt Δτ(选填“>”“<”或“=”)，即物理过程的快慢(时间进程)跟物体的运动状态 (选填“有关”或“无关”)。 有关 > ②l与l0的关系总有l l0(选填“>”“<”或“=”)，即运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态 (选填“有关”或“无关”)。 (2)长度收缩效应 ①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l= 。 l0 < 有关 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一光速为1.5c B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c √ 根据爱因斯坦的光速不变原理可知，在不同的惯性参考系中，光在真空中沿任何方向传播速度都是c，则观察者在地面上任何地方和在飞船中观测光的速度均为c ... ...
