第六章相对论与天体物理 复习课6 课件

课件21张PPT。第6章 阶段复习课一、狭义相对论的几个主要结论二、几个结论的理解要点
1.时间间隔、长度的变化都是由于物体的相对运动引起的一种观测效应，它与所选取的参考系有关，物体本身的结构并没有变化.
2.两个事件的时间间隔和物体的长度必须与所选取的参考系相联系.在没有选取参考系的情况下讨论时间的长短及空间的尺寸是没有任何意义的.一、经典力学的相对性原理、狭义相对性原理和广义相对性原理及其不同
经典力学的相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的.
狭义相对性原理：物理规律（力学、电磁学、光学等）对于所有惯性系都具有相同的形式. 广义相对性原理：在任何参考系（包括非惯性参考系）中物理规律都是相同的.
经典力学的相对性原理指的是力学现象对一切惯性系来说都遵从相同的规律，或者说,在研究力学规律时,一切惯性系都是等价的、平权的.无法借助力学实验的手段确定惯性系自身的运动状态.而狭义相对性原理指的是物理定律在所有惯性系中都是相同的,因此各个惯性系都是等价的,不存在特殊的绝对的惯性系. 狭义相对性原理比经典力学相对性原理所指范围更大，内容更丰富.而广义相对性原理做出了更大的推广,指出了在任何参考系中物理规律都是相同的,它的范围比狭义相对性原理更大,内容更加丰富,广义相对性原理使我们可以在非惯性系中描述自然现象. 【典例1】一列火车以速度v相对地面运动.如果地面上的人测得某光源发出的闪光同时到达前壁和后壁，那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是后壁？火车上的人怎样解释自己的测量结果？【规范解答】方法一：由于地面上的人测得闪光同时到达前后两壁，而在光向前后两壁传播的过程中，火车要相对于地面向前运动一定距离，所以光源发光的位置一定离前壁较近，这个事实对于车上、车下的人都是一样的.在车上的人来看，既然发光点离前壁较近，各个方向的光速又是一样的，则闪光应先到达前壁.方法二：根据逆向思维的方法
如果火车上的人测得闪光同时到达，则地面上的人测得闪光先到达后壁，所以当地面上的人测得闪光同时到达前壁和后壁时，火车上的人测得闪光先到达前壁.
答案：见规范解答【变式训练】根据广义相对性原理，在任何参考系中物理规律都是相同的.若火箭正以加速度a竖直向上匀加速上升，火箭中的物体随火箭一起运动，对地面上的观察者来说，该物体满足
F支-F引=ma①，对火箭内的观察者来说，物体保持静止，应有
F合=m×0②，两式形式不同，问题出在哪里？【解析】在火箭内的观察者看来，物体的受力除F支和F引外还有一个惯性力F惯=-ma，所以②式应为F支-F引-ma=0，所以仍有
F支-F引=ma与①式相同.
答案：见解析 二、相对论的基本原理及主要结论
1.狭义相对论的基本原理
（1）狭义相对性原理
（2）光速不变原理
2.狭义相对论的主要结论
（1）“同时”的相对性
（2）运动时钟变慢
（3）长度收缩3.广义相对论的基本原理
（1）广义相对性原理
（2）等效原理
4.广义相对论的主要结论
（1）物质的引力会使光线弯曲.
（2）物质的引力使空间发生弯曲.
（3）引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别.引力越强，时间进程越慢. 【典例2】关于质量和长度，下列说法中正确的是（ ）
A.物体的质量与位置、运动状态无任何关系，是物质本身的属性
B.物体的质量与位置、运动状态有关，只是在速度较低的情况下，变化忽略不计
C.物体的长度与运动状态无关，是物质本身的属性
D.物体的长度与运动状态有关，只是在速度较低的情况下，变化忽略不计 【规范解答】选B、D.根据狭义相对论的有关结论，物体的质量
与长度都具有相对性，都与物体的运动状态有关.如：
故B、D正确，A、C错误.【变式训练】有三只完全相同的时钟，时钟A放在高速行驶的火车上（火车时速200千米/小时），时钟B放在高速旋转的圆盘边缘，随圆盘一起转动，其向心加速度约为2 000g，时钟C放在中子星附近.关于这三只钟的变慢情况，下列说法正确的是
（ ）
A.三只钟均明显变慢
B.时钟B和时钟C明显变慢，时钟A的变化不明显
C.三只钟的快慢都一样
D.时钟A和时钟B没有受到强引力作用，都不变慢 【解析】选B.火车的速度相对光速而言很小，时钟变慢不明显，故A错.B钟有很大的加速度，C钟受强引力作用，都明显变慢，故B对，C、D都错.