相对论简介1 相对论的诞生 课件

第十五章相对论简介1相对论的诞生学习目标1.知道经典的相对性原理,知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设。2.知道狭义相对论的几个主要结论。一、经典的相对性原理与狭义相对论的两个基本假设1.经典的相对性原理:(1)惯性系:_________定律能够成立的参考系。相对一个惯性系做_________运动的另一个参考系也是惯性系。(2)伽利略相对性原理:_____规律在任何_____系中都是相同的。牛顿运动匀速直线力学惯性2.狭义相对论的两个基本假设:(1)实验基础:不论光源与观测者做怎样的相对运动,光速都是_______。(2)两个基本假设:狭义相对性原理在不同的_____参考系中,一切_____规律都是相同的光速不变原理真空中的光速在不同的惯性参考系中都是_____的一样的惯性物理相同【自我思悟】如何判断一个参考系是惯性参考系还是非惯性参考系?提示:我们通常选大地是惯性参考系,相对于地面静止或做匀速运动的物体都是惯性参考系;相对于地面做变速运动的物体都是非惯性参考系。【盲区扫描】1.静止或匀速直线运动的参考系是惯性系。2.研究力学问题时可以选择任何惯性系,表达式越简单越好。3.在经典时空观中空间和时间是绝对的,而在狭义相对论时空观中空间和时间与物质的运动状态有关。4.根据相对论中的假设,光速是不变的。5.经典物理学认为空间与时间没有联系。一、经典的相对性原理与狭义相对性原理对比分析1.惯性系和非惯性系:牛顿运动定律能够成立的参考系为惯性系,相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。2.伽利略相对性原理:力学规律在任何惯性系中都是相同的。3.相对性原理与电磁规律:根据麦克斯韦的电磁理论,真空中的光速在任何惯性系中都是一个常量,但是按照伽利略的相对性原理,在不同惯性系中的光速应是各不相同的。迈克耳孙-莫雷实验证明:不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是相同的。4.爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设:(1)在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的;(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。【微思考】(1)牛顿运动定律的适用条件是什么?提示:宏观物体、低速运动和惯性参考系。(2)伽利略的相对性原理与狭义相对性原理有什么不同?提示:伽利略的相对性原理认为力学规律在任何惯性系中是相同的;狭义相对性原理认为在不同惯性系中一切物理规律都是相同的。【题组通关】【示范题】(多选)(2014·日照高二检测)下列说法中正确的是(

)A.研究铅球的运动,可以用牛顿定律和运动学公式B.研究电子的运动可用牛顿定律和运动学公式C.研究电子运动要用狭义相对性原理,研究铅球运动可用牛顿运动定律D.研究铅球和电子的运动都要用牛顿运动定律【解题探究】(1)牛顿运动定律用来处理经典物理学中的______、_____问题。(2)电子的运动用___________原理来解决。【规范解答】选A、C。以牛顿运动定律为基础的经典物理学处理低速、宏观物体的运动是相当完美的,但对于高速、微观的运动就无能为力了。显然,铅球的运动可以用牛顿定律来解决;电子的运动则不能用牛顿定律来解决,而要用狭义相对性原理来解决。故A、C正确,B、D错误。低速宏观狭义相对性【通关1+1】1.(2010·北京高考)属于狭义相对论基本假设的是:在不同的惯性系中(

)A.真空中光速不变B.时间间隔具有相对性C.物体的质量不变D.物体的能量与质量成正比【解析】选A。狭义相对论的基本假设有:(1)狭义相对论的相对性原理:一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系,对于描写运动的一切规律来说都是等价的;(2)光速不变原理:对任一惯性参考系,真空中的光速都相等。所以只有A项正确。2.如图所示,强强乘坐速度为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的传播速度为(

)A.0.4c B.0.5c C.0.9c D.c【解析】选D。由狭义相对论的基本假设:光速不变原理,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,可知D正确。【变式训练】1.(多选)下列说法正确的是(

)A.在以c竖直方向上升的火箭上向前发出的光,对地速度一定比c大B.在以c竖直方向上升的火箭上向前发出的光,对地速度一定比c小C.在以c竖直方向上升的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为cD.在以c竖直方向上升的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c【解析】选C、D。根据狭义相对性原理,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。2.如图所示,思考以下几个问题:(光速用c表示)(1)若参考系O′相对于参考系O静止,人看到的光速应是多少?(2)若参考系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)若参考系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】根据狭义相对论的光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。因此三种情况下,人观察到的