2012高一物理课件 6.1 高速世界 （鲁科版必修2）3

(共13张PPT)
高速世界
------相对论
一、相对论概述
⊙ 相对论主要是关于物质运动与时间空间关系的理论.其中局限于惯性参考系的理论称为狭义相对论，推广到一般参考系和包括引力场在内的理论称为广义相对论.
⊙ 提出原因：迈克尔孙—莫雷实验结论与经典时空观及衍生出的以太学说相违背.
⊙ A.Einstein通过对电磁理论研究，意识到实验的困境是由于时空观造成的.于是，他彻底抛弃“以太”的概念，提出相对论的两条基本假设.基于这两条基本原理，爱因斯坦建立了狭义相对论，把物理学推进到高速领域.
二、经典时空观与相对论时空观
● 经典时空观
时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响
● 经典时空观的几个基本结论：
① 同时的绝对性
② 时间间隔的绝对性
③ 空间距离的绝对性
二、经典时空观与相对论时空观
● 相对论时空观
1.狭义相对论的理论前提
① 相对性原理
——在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的.
② 光速不变原理
——不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都相同.
2.狭义相对论的基本结论
① 时间延缓效应：运动的时钟变慢
二、经典时空观与相对论时空观
② 长度收缩效应：运动的尺子缩短
③ 质速关系：物理质量随着速度的增大而增大
④ 质能关系：质量和能量是物质不可分离的属性
【注意】只有高速运动时，以上效应才明显
(1)时间延缓效应
(1)时间延缓效应
分析：在此过程中，车上的钟走过的时间为 ，称固有时.静止在地面上的观察者看来，由于列车在高速行驶测得该过程经历的时间为
设车厢高度为h，列车行驶速度为v,则
【例题】A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飞行， vB※疑问解释——运动的时钟变慢
【答案】C时钟走最慢，A走最快。
(2)长度收缩效应
设一个一维物体，相对于它静止的观测者测其长度为ｌ(静止长度或固有长度)，该物体相对另一惯性系沿自身长度方向以匀速ν运动，则在此惯性系中的观察者测该物体的长度为：
(3)质速关系
当物体在所处的惯性系静止时，它具有最小的质量m0,这个质量叫静止质量.若物体以速度ν相对某惯性系运动时，在这个惯性系观测它的质量为：
表明：
(3)质速关系
高速运动的物体其质量测得值会非常大，并随着速度趋于光速c而无限增大.
但事实告诉我们，一个真实的物体质量是确定值、有限大
结论： 一个真实的、静止质量不为零的物体，相对任何惯性的运动速度都不可能达到或超过光速c.
(4)质能关系
按照相对论及基本力学定律可推导出质量和能量具有如下关系：
------著名的质能关系式
说明：
（1）质量和能量是物质不可分离的属性；
（2）能量变化量和质量变化量关系式为：
（3）任何静质量不为零的物体都贮存着巨大的能量：
三、课堂小结
通过本节课的学习，大家初步了解了经典时空观和相对论时空观，知道了相对论对人类认识世界的影响，也知道了爱因斯坦等物理学家们的超凡智慧.其实人类对世界的认识还远未结束，正等待着人类去开发、探索.
通过对相对论的初步了解，你是否从中感受到了什么呢？
谢谢！