狭义相对论的基本假设学习教案

1、会计学1第一页，共31页。相对论简介(jin ji)牛顿(ni dn)力学适用宏观物体的低速(d s)（与光速相比）运动适用宏观物体的低速（与光速相比）运动研究微观粒子的运动研究宏观物体的高速（与光速相比）运动第1页/共30页第二页，共31页。相对论简介(jin ji) 19世纪后半叶，关于电磁(dinc)场的研究不断深入，人们认识到了光的电磁(dinc)本质我们已经知道，电磁(dinc)波是以巨大且有限的速度传播的，因此在电磁(dinc)场的研究中不断遇到一些矛盾，这些矛盾导致了相对论的出现 相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循的规律，而且改变了我们对于时间和空间的认识，它的建立在物理学和

2、哲学的发展史上树立了一座重要的里程碑第2页/共30页第三页，共31页。20世纪(shj)最伟大的科学家观看(gunkn)录像第3页/共30页第四页，共31页。经典(jngdin)的相对性原理有关(yugun)相对性的思考？ 一群大学生说说笑笑，跑来问爱因斯坦，什么叫相对论他回答(hud)说：“你坐在一个漂亮姑娘旁边，坐了两小时，觉得只过了一分钟；如果你紧挨着一个火炉，只坐了一分钟，却觉得象过了两个小时这就是相对论”第4页/共30页第五页，共31页。经典(jngdin)的相对性原理 不同的参考系中观察物体的运动情况可能不同，物体在空间移动(ydng)这一概念也是相对的在不同参考系中观察物体的运动

3、(yndng)情况第5页/共30页第六页，共31页。经典(jngdin)的相对性原理 光速恒定的特性，同运动的相对性原理之间似乎产生(chnshng)了矛盾？ 但是实验现象表明，不论光源(gungyun)和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的v光速 c光速vc第6页/共30页第七页，共31页。不存在(cnzi)特殊参考系 19世纪后半叶和20世纪初，物理学家们曾经猜想，有一种叫做以太的介质，弥漫在宇宙中，它是电磁波传播时所需要的介质，拿以太做参考系时麦克斯韦的电磁理论才成立今天看来，以太是某一特殊参考系的代表麦克尔逊实验表明不存在这样(zhyng)的特殊参考系，实际上就是宣布宇宙间不存在以太

4、麦克尔逊实验(shyn)第7页/共30页第八页，共31页。狭义相对论的两个(lin )假设 上述的矛盾使我们面临两个选择，要么放弃麦克斯韦的电磁理论，要么否定特殊(tsh)参考系的存在爱因斯坦选择了后者并提出了两个假设：第8页/共30页第九页，共31页。同时(tngsh)的相对性v车厢(chxing)长度是5400000km车厢运行(ynxng)速度240000km/s 车厢上的人和地面上的人看到车厢中间灯光到达前后车厢的先后是不一样的第9页/共30页第十页，共31页。同时(tngsh)的相对性点击(din j)观看动画第10页/共30页第十一页，共31页。同时(tngsh)的相对性第11页/

5、共30页第十二页，共31页。时间(shjin)间隔的相对性 高速运行的列车上，由车厢底部发出的闪光，对于车上的人来说，闪光是在竖直方向反射的，而车厢外的人认为被接收的反射光是沿斜线(xi xin)传播的第12页/共30页第十三页，共31页。时间(shjin)间隔的相对性对于(duy)车厢内的人：对于(duy)车厢外的人：cht22224vcht2tch2tv21cvtt第13页/共30页第十四页，共31页。时间(shjin)间隔的相对性在站台上看运动(yndng)火车上的钟在火车(huch)上看运动站台上的钟第14页/共30页第十五页，共31页。长度(chngd)的相对性v车厢(chxing)

6、运行速度240000km/s车上的人看到的车厢(chxing)的长度：车外的人看到的车厢的长度：llll21cvll第15页/共30页第十六页，共31页。时空相对性的实验(shyn)验证21cvtt21cvll当两个参考系的相对速度可与光速相比时，时间与空间(kngjin)的相对性才比较明显 狭义相对论的结论已经完全(wnqun)得到证实，实际上它已经成为微观粒子研究的基础之一第16页/共30页第十七页，共31页。时空相对性的实验(shyn)验证 根据相对论，时间在运动中会进行(jnxng)的比较缓慢，也就是说，在空间中高速移动的时钟，比固定于地面上的时钟走得慢1971年，科学家将铯原子钟放在

7、喷气式飞机中作环球飞行，然后与地面的基准钟对照实验结果与理论(lln)预言符合的很好这是相对论的第一次宏观验证第17页/共30页第十八页，共31页。时空相对性的实验(shyn)验证 早在1941年，科学家通过对宇宙线的观测证实了相对论的结论，美国(mi u)科学家罗西和霍尔在不同高度统计了宇宙线中子的数量，结果与相对论预言完全一致第18页/共30页第十九页，共31页。狭义相对论的其他(qt)三个结论下面，我们学习狭义相对论的三个重要(zhngyo)结论相对论的速度(sd)叠加公式相对论质量质能方程第19页/共30页第二十页，共31页。相对论的速度(sd)叠加公式v车厢(chxing)运行速度2

8、40000km/su车外的人看到车上人相对地面(dmin)的速度为：21cvuvuu第20页/共30页第二十一页，共31页。相对论质量(zhling) 物体(wt)的运动速度不能无限增加，那么物体(wt)的质量是否随着速度而变化？ 严格的论证(lnzhng)表明，物体高速（与光速相比）运动时的质量与它静止时的质量之间有下面的关系：201cvmmm为运动质量m0为静止质量第21页/共30页第二十二页，共31页。相对论质量(zhling) 微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止(jngzh)质量在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响1988年，中国第一座高能粒子加速器北京(bi jn)

9、正负电子对撞机首次对撞成功第22页/共30页第二十三页，共31页。物体的能量(nngling)和质量之间存在着某种联系： 物体的能量和质量之间存在(cnzi)密切的联系，他们的关系是：2mcE 爱因斯坦质能方程(fngchng)这就是著名的质能方程第23页/共30页第二十四页，共31页。 质能方程表达(biod)了物体的质量和它所具有的能量之间的关系.0EEEk质能方程(fngchng)2mcE 物体(wt)的动能运动时的能量静止时的能量201cvmm2021vmEk在v c时的一种近似这就是动能表达式第24页/共30页第二十五页，共31页。0EEEk质能方程(fngchng)2mcE 202

10、201cmcvcmEk具体推导过程(guchng)如下：200cmE 1cv222111cvcv2220202021121cvcvcmcmcmEk2021vm第25页/共30页第二十六页，共31页。质能方程(fngchng)2021vmEk第26页/共30页第二十七页，共31页。相对论的时空观什么是时间？什么是空间？时间和空间有什么性质？经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间和时间之间是没有联系的，相对论则认为有物质才有空间和时间，空间和时间与物质的运动状态有关我们(w men)生活在低速运动的世界里，因此自然而然地接受了经典的时空观，过去谁都没有意识到时间与空间的性质，只有当新的实验事实引出的结论与传统观念不一致时，人们才回过头来认真思考过去对于空间和时间的认识第27页/共30页第二十八页，共31页。相对论的时空观经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实验的检验虽然相对论具有普遍性，但是经典物理学作为它在低速(d s)运动时的特例，在自己的适用范围内还将继续发挥作用第28页/共30页第二十九页，共31页。中央(zhngyng)电教馆资源中心制作高中物理第29页/共30页第三十页，共31页。NoImage内容(nirng)总结会计学。光速恒定的特性，同运动的相对