课件9张PPT。章末整合提升一、时间和空间的相对性【例1】 (多选)在狭义相对论中，下列说法正确的是( )
A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速
B．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的
C．在一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生的
D．惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些解析 在以上四种说法中，只有C违背了同时的相对性，是不正确的，其余三种说法都是正确的，所以选A、B、D．
答案 ABD【例2】 一个以2×108 m/s的速度运动着的球，半径为a，试分析静止着的人观察球会是什么样的形状？二、质速关系和质能方程 爱因斯坦的质能方程揭示了物质与运动的不可分割的属性，即一定的能量与相应的质量相联系，切不可理解为质量转化为能量．【例3】 一个静止的电子被电压为106 V的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？课件18张PPT。第1讲 牛顿力学中运动的相对性
第2讲 狭义相对论的两个基本假设
第3讲 时间、长度的相对性[目标定位] 1.了解牛顿力学中运动的相对性.2.了解伽利略相对性原理及其速度变换公式.3.了解狭义相对论的两个基本假设.4.了解狭义相对论的几个主要结论.5.了解经典时空观与相对论时空观的重要区别．一、牛顿力学中运动的相对性
1．伽利略相对性原理
在任何______参考系中，______的规律都是一样的，都可以用牛顿定律来描述．
2．经典时空观
(1)时间：反映物质运动过程的______、久暂，常用年、月、日、时、分、秒等作为量度单位．惯性力学 长短 (2)空间：代表物体的尺寸、大小，物体之间的______等，常用光年、千米、米、毫米、微米、纳米等作为量度单位．
(3)时间和空间是相互______、互不相关的．
3．伽利略速度变换公式
若车厢相对地面以u向前行驶，车厢内人相对车厢以速率v′向前跑，则人对地面的速率为v＝__________；若人向车后跑时，相对地面的速率为v＝__________.距离 独立 u＋v′ u－v′ 二、狭义相对论的两个基本假设
1．爱因斯坦相对性原理
对不同的惯性系，__________(包括______的和______的)都是一样的．
2．光速不变原理
光在真空中运动的速度在任何惯性参考系中测得的数值都是______的．物理规律 力学 电磁 相同 三、时间、长度的相对性
1．同时的相对性
(1)经典物理学认为：时间的测量与参考系______，即时间测量是______的．
(2)狭义相对论的时空观认为：在一个参考系中同时发生的两件事，在另一参考系中__________发生，这就是同时的相对性．无关 绝对 不同时 2．运动时钟的变慢
(1)定量计算
设与事件发生者相对静止的观察者测出两事件发生的时间间隔为τ0，与事件发生者相对运动的观察者测得两事件发
生的时间间隔为τ，则τ＝__________≥τ0，u是相对运动的观察者的速率．
(2)定性描述
同样的两件事，在它们发生于__________的参考系内所经历的时间最短；在其他参考系内观测，这段时间要______些．这一现象称为时间的相对性，也称为“动钟变慢”．同一地点 长 运动 静止 缩短 4．相对论时空观
(1)时间和空间的量度都与物体的______有关，是______的．运动棒的长度的测量建立在必须______进行观测的基础上，说明时间和空间的量度又是相互__________的．
(2)经典时空观是相对论时空观的特殊表现.运动 相对 同时 紧密联系 1．各物理量有可能因为所选择参考系的不同而不同，但是它们遵从的物理规律是相同的．
2．光速不变原理强调真空中的光速不变，与光源、观察者间的相对运动没有关系．一、对狭义相对论的理解【例1】 关于狭义相对论，下列说法不正确的是( )
A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B．狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关
C．狭义相对论只涉及无加速度运动的惯性系
D．狭义相对论任何情况下都适用
解析 由狭义相对论原理可知D错误．
答案 D针对训练 如图1所示，考虑几个问题：
图1
(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？
(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？(3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？
解析 根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是c＋v，第三种情况应是c－v，而根据狭义相对论理论，光速是不变的，都应是c.
答案 (1)c (2)c (3)c二、时间和长度的相对性【例2】 如图2所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C．假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是( )A．同时被照亮 B．A先被照亮
C．C先被照亮 D．无法判断
解析 因列车沿AC方向接近光速行驶，根据同时的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C先被照亮．
答案 C【例3】 在一飞船上测得飞船的长度为100 m，高度为10 m．当飞船以0.6c的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？课件16张PPT。第4讲
相对论的速度变换公式 质能关系
第5讲 广义相对论点滴(选学)[目标定位] 1.知道相对论速度变换公式、相对论质量和质能方程.2.了解广义相对论的基本原理.3.初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据．一、相对论的速度变换公式 质能关系
1．相对论的速度变换
在以速率u相对于参考系S运动的参考系S′中，一物体沿与u相同的方向以速率v′运动时，在参考系S中，它的速
率为v＝__________.2．相对论质量和能量
(1)爱因斯坦的质能关系式E＝______，m是物体的质量，E是它所包含的能量，c是光在真空中的速率．
(2)物体以速率v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的
关系：m＝__________.
(3)与静质量对应的能量称为静能量，为E0＝______.mc2 m0c2 二、广义相对论点滴(选学)
1．广义相对性原理和等效原理
(1)广义相对性原理
在____________中物理规律都是______的．
(2)等效原理
一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的__________是等效的．
2．支持广义相对论的几个观测结果
(1)光在引力场中传播时，将会发生______，而不再是直线传播．
(2)引力作用使光波发生______．任何参考系 一样 惯性系统 偏折 频移 (3)在引力场中时间也会______，引力越强，时钟就走得越______．
(4)水星绕太阳运动的轨道与根据牛顿万有引力定律计算所得的不一致．
(5)当两个天体相互绕转时，会向外界辐射出__________．
3．宇宙的演化
(1)20世纪40年代末，物理学家伽莫夫把宇宙膨胀与粒子反应理论结合起来，提出宇宙大爆炸假说．
(2)宇宙大爆炸理论最大说服力的证据是宇宙背景辐射的发现.延缓 慢引力波 一、对相对论速度变换公式的理解1．当物体运动方向与参考系相对地面的运动方向相反时，公式中的v′取负值．
2．若物体运动方向与参考系运动方向不共线，此式不可用．
3．由公式可知：v一定比u＋v′小，但当u和v′都比c小得多时，可认为v＝u＋v′，这就是低速下的近似，即经典力学中的速度叠加．
4．当v′＝u＝c时，v＝c，证明了光速是速度的极限，也反证了光速不变原理．【例1】 一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．二、对相对论质量和质能方程的理解【例2】 为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度( )
A．6×108 m/s B．3×108 m/s
C．2.6×108 m/s D．1.5×108 m/s【例3】 1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程，下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是( )
A．若物体能量增大，则它的质量增大
B．若物体能量增大，则它的质量减小
C．若核反应过程质量减小，则需吸收能量
D．若核反应过程质量增大，则会放出能量
解析 由E＝mc2可知，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小，A正确，B错误；若m减小，则E减小，若m增大，则E增大，C、D均错误．
答案 A1．广义相对性原理与狭义相对性原理并不相同．狭义相对性原理仅适用于惯性系，而广义相对性原理适用于一切参考系．
2．光线在引力场中弯曲以及引力红移现象都是在引力场很强的情况下产生的效应．
3．光在同一种均匀介质中沿直线传播的现象，在我们的日常生活中仍然成立．三、对广义相对论的理解【例4】 (多选)下列说法中正确的是( )
A．物质的引力使光线弯曲
B．光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用
C．在强引力的星球附近，时间进程会变慢
D．广义相对论可以解释引力红移现象
解析 由广义相对论可知：物质的引力使光线弯曲；引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别，如在矮星表面的引力很强，那里的时间进程变慢，从而导致引力红移，所以正确选项为A、C、D．
答案 ACD
