高中物理教科版选修3-4课件：第六章　1.牛顿力学中运动的相对性--2.狭义相对论的两个基本假设:14张PPT

课件14张PPT。第六章　相对论1.牛顿力学中运动的相对性2.狭义相对论的两个基本假设1.了解经典时空观对时间和空间的认识,了解伽利略相对性原理及其速度变换公式.
2.了解狭义相对论的两个基本假设,体会相对论的建立对人类认识世界的影响.1.伽利略相对性原理
(1)惯性系:
如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系叫做惯性系,相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系.
(2)伽利略相对性原理:
在任何惯性参考系中,力学规律都是一样的,都可以用牛顿定律来描述,这一结论称为伽利略相对性原理.
2.经典时空观
不论观测者和被观测的客观事物处于什么样的运动状态,对时间和空间的量度结果总是一样的,或者说,不论在哪一个参考系中来观测,测量结果是不变的、绝对的,而且时间和空间是相互独立、互不相干的.3.伽利略速度变换
同向:v=u+v'
反向:v=u-v'
4.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,物理规律(包括力学的和电磁的)都是一样的,这一结论称为爱因斯坦相对性原理.
(2)光速不变原理:
真空中的光速在任何惯性参考系中都是相等的.探究一探究二对两个相对性原理的认识
(1)伽利略相对性原理:
伽利略相对性原理指的是力学现象对一切惯性系来说,都遵从同样的规律;或者说,在研究力学规律时,一切惯性系都是等价的、平权的.因此无法借助力学实验的手段确定惯性系自身的运动状态.
(2)狭义相对性原理:
狭义相对性原理指的是物理规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.因此狭义相对论原理所指范围更大,内容更丰富.探究一探究二对光速不变原理的认识
我们经常讲速度是相对的,参考系选取不同,速度的值也不同,这是经典力学中速度的概念.但是,1887年麦克尔孙—莫雷实验中证明的结论是:不论取什么样的参考系,光速都是一样的,也就是说光速的大小与选取的参考系无关.光的速度是从麦克斯韦方程组中推导出来的,它没有任何前提条件,所以这个速度不是指相对某个参考系的速度.【例题1】 如图所示,在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m=5 kg的小球,正随车厢一起以 20 m/s 的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的F=5 N的拉力作用,则经过10 s时,车厢里的观察者和地面的观察者看到小球的速度分别是多少?
点拨:解析:对车上的观察者:
物体的初速v0=0,10 s时速度v1=at=10 m/s.
对地上的观察者:
根据伽利略速度变换公式:
v2=v1+v0'=(10+20) m/s=30 m/s.
答案:10 m/s　30 m/s
反思对于不同的惯性系,虽然观察到的结果并不相同,但力学规律在任何惯性系中都是相同的.【例题2】 如图所示,强强乘速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5c,强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到该光束传播速度为(　　)
A.0.4c　　　B.0.5c　　　C.0.9c　　　D.1.0c
解析:根据爱因斯坦的狭义相对论,在一切惯性系中,光在真空中的传播速度都等于c,所以选项D正确.
答案:D
反思对于高速(参考光速)运动的物体,伽利略速度合成法则不再适用,光速在任何惯性系中都是不变的.1 2 31关于狭义相对论的两个假设,下列说法正确的是(　　)
A.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的
B.在不同的惯性参考系中,力学规律都一样,电磁规律不一样
C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
D.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的
解析:根据狭义相对论的两个基本假设,选项A、C正确.
答案:AC1 2 32下列关于光速的说法正确的是(　　)
A.光速是速度的极限值
B.在不同的惯性参考系中,光速是相同的
C.在与光同向运动的惯性参考系中光速变小
D.在与光反向运动的惯性参考系中光速变大
解析:光速极限是狭义相对论的两个假设之一,还没有得到证明,但与目前的观测结果十分吻合,所以我们认为它是正确的.
答案:AB1 2 33关于经典力学的时空观与相对论的时空观,下列说法正确的是(　　)
A.在经典力学的时空观中,同时是绝对的,即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件,对另一个参考系中的观察者来说也是同时的
B.在相对论的时空观中,时间间隔是绝对的,即任何事件(或物体运动)所经历的时间,在不同的参考系中测量都是相同的,而与参考系的选取无关
C.在经典力学的时空观中,空间距离是绝对的,即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点的距离是绝对不变的量值,而与参考系的选取无关
D.相对论的时空观就是一个绝对的时空观,时间与空间物体的运动无关1 2 3解析:在经典力学的时空观中,同时是绝对的,选项A对;在相对论的时空观中,时间间隔是相对的,选项B错误;在经典力学的时空观中,空间距离是绝对的,选项C对;相对论的时空观是一个相对的时空观,选项D错误.
答案:AC