6.1 高速世界 学案 (6)

6.1
高速世界
学案6
【学习目标】
1．初步了解狭义相对论的基本假设和其它两个结论；
2．认识时间和空间的相对性；
3．了解广义相对论的时空弯曲现象
【学习重点】
狭义相对论的基本假设；时间、长度的相对性；质速关系，质能关系和时空弯曲。
【知识要点】
一、高速世界的两个基本原理
（1）经典时空观：牛顿认为时间、空间和“外在的情况”这三者是相互独立的，时间的流逝和空间的延伸都是绝对的，这就是所谓绝对时空观，又称经典时空观。经典时空观有两个基本假设：时间间隔是绝对的、空间间隔是绝对的。
（2）两条基本假设：相对性原理：物理规律在一切惯性系中都具有相同的形式；光速不变原理：在一切惯性学中，测量到的真空中的光速都一样。
二、四维时空
经典时空观认为时间和空间都是独立的，并且与物质的存在与运动无关。
相对论时空观认为时间和空间是相互联系相互影响的，并且与物质的存在及运动密切相关，即空间三维加上时间一维。
三、时间延缓效应
在相对论时空观中的关系为
四、长度收缩效应
在相对论时空观中的关系为
五、狭义相对论的两个重要结论：质速关系，质能关系
在相对论时空观中的关系为
质量与能量的基本关系为
质量和能量是物质不可分离的属性。
六、时空弯曲：
爱因斯坦建立了广义相对论：加速能使光线弯曲，引力也能使光线发生弯曲。
在宇宙中物质质量最大，密度高的区域时空弯曲大；物质稀少的地方，时空较为“平直”。
【典型例题】
例题1：一颗以0.1c的速度朝地球运动的星突然爆炸变为一颗明亮的超新星，爆炸所发出的光以多大的速度离开这颗新星？在地球测量，它以多大的速度射向地球？
解析：这颗超新星和地球都可近似看成是惯性系，因在一切惯性学中，测量到的真空中的光速都相同的，因此光以c=3
108m/s射
向地球。
【达标训练】
1．甲、乙两位同学分别以4m/s和6m/s的速度前进，则从他们所携带和手电筒中发出的光的传播在地面上来看，那一位更快一些？
2．物体静止的质量是0.10kg,当它以速度
0.9c运动时，它的质量是多少？
3.一块质量为m0的石块，当它相对于静止地面上的你以速度v匀速运动时，你观测它的质量是增大、减少还是不变？
4、一个以2
108m/s的速度运动着的球（半径a），静止着的人观察球会是什么形状？
答案：1、相同
2、解析：据m==0.23kg
3、增大
4、解析：根据相对论的关系l1=l得，
运动方向上a1=a=a
椭球形
【反思】
收获
疑问