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文档简介
1、一、相对论概述一、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相对论主要是关于物质运动与时间空间关系的理论.其中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:提出原因:迈克尔孙迈克尔孙莫雷实验莫雷实验结论与经典时空观及衍结论与经典时空观及衍生出的以太学说相违背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由于时空观造成的.于是,他彻底抛弃于是,
2、他彻底抛弃“以太以太”的概念,的概念,提出相对论的两条基本假设提出相对论的两条基本假设.基于这两条基本原理,爱因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斯坦建立了狭义相对论,把物理学推进到高速领域.http:/ 经典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:经典时空观的几个基本结论: 同时的绝对性同时的绝对性 时间间隔的绝对性时间间隔的绝对性 空间距离的绝对性空间距离的绝对性二、经典时空观与相对论时空观二、经典时空观与相对论时空观 相对论时空观相对论时空观 在不
3、同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的. 不管在哪个惯性系中,测得的真空中的光速都相同不管在哪个惯性系中,测得的真空中的光速都相同.二、经典时空观与相对论时空观二、经典时空观与相对论时空观只有高速运动时,以上效应才明显只有高速运动时,以上效应才明显(1)时间延缓效应时间延缓效应(1)时间延缓效应时间延缓效应分析:分析:在此过程中,车上的钟走过的时间为在此过程中,车上的钟走过的时间为 ,称固有时,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过程经历的时间为设车厢高度为设
4、车厢高度为h,列车行驶速度为,列车行驶速度为v,则则A、B、C是三个完全相同的时钟,是三个完全相同的时钟,A放在地面上,放在地面上,B、C分分别放在两个火箭上,以速度别放在两个火箭上,以速度vB和和vC朝同一方向飞行,朝同一方向飞行, vBvC,地面上,地面上的观察者的观察者认为认为哪个时钟走得最慢?哪个走得最快?哪个时钟走得最慢?哪个走得最快?(2)长度收缩效应长度收缩效应 设一个一维物体,相对于它静止的观测者测其长度为设一个一维物体,相对于它静止的观测者测其长度为(静止长度或固有长度静止长度或固有长度),该物体相对另一惯性系沿,该物体相对另一惯性系沿自身长度方向以匀速自身长度方向以匀速运动
5、,则在此惯性系中的观察运动,则在此惯性系中的观察者测该物体的长度为:者测该物体的长度为:221vllc(3)质速关系质速关系 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,这个质量这个质量叫静止质量叫静止质量.若物体以速度若物体以速度相对某惯性系运动时,在这个惯性相对某惯性系运动时,在这个惯性系观测它的质量为系观测它的质量为:2021vmmc表明:表明:(3)质速关系质速关系 高速运动的物体其质量测得值会很大,并随着速度趋高速运动的物体其质量测得值会很大,并随着速度趋于光速于光速c而无限增大而无限增大. 但事实告诉我们,但事实告诉我们,一个真实的
6、物体质量一个真实的物体质量是确定值、有限大是确定值、有限大结结论论: 一个真实的、静止质量不为零的物体,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相对任何惯性的运动速度都不可能达到或超过光速速c.(4)质能关系质能关系 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:具有如下关系:2Emc-著名的质能质能关系式说明:说明:(1)质量和能量是物质不可分离的属性;)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:)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:)任何静质量不为零的物体都贮存着巨大的能量:200Em c三、课堂小结三、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响,也知道了爱因斯坦等物理学家们的超凡智慧.其其实人类对世界
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