第1节高速世界.pptx

1、6.1 高速世界,福建省龙岩第一中学 李劲磊,1899年12月31日，欧洲著名的科学家们欢聚一堂。在宴会上，英国著名物理学家开尔文勋爵发表了新年祝词，他在展望20世纪物理学前景时说道：,“物理学的大厦已经落成，所剩的只是一些修饰工作。现在，它美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了”,迈克尔孙莫雷实验,热辐射实验,迈克尔孙莫雷实验,热辐射实验,相对论,量子论,经典物理学认为，宇宙中充满了“以太”，以太是绝对静止的；万有引力和电磁相互作用的传递、光在真空中的传播，都通过以太来实现。,迈克尔孙（1852-1931 ） (Albert Abraban Michelson),莫雷（1838-1923 ） (

2、Edward Morley),迈克尔孙莫雷实验：为了证明以太的存在,= 0 = =0 = 0 + ,麦克斯韦方程组,= 1 0 0,结论：在真空中，光速c是一个常数,地面“以太”，拖拉机 “地球”，小球“光”, =, =+,【预期结论】在地球上的观察者测得两次的光速不相等,【实验结论】在地球上的观察者测得两次的光速相等,【问题】那么到底哪里出了错？,“以太” 绝对静止,一、牛顿的经典时空观,时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响。,（1）“同时”是绝对的；,（2）时间间隔的绝对性；,（3）空间距离的绝对性。,“同地”的相对性，即“两个事件是不是发生在同一个地点”是相对的，早已被人

3、们所认识。,那么“同时”，即“两个事件是不是发生在同一个时刻”，是否也有相对性呢？,二、爱因斯坦的相对论时空观,1、狭义相对论的两个基本假设,（1）（狭义）相对性原理：所有物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式；,（2）光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样。,v,乘务员看到光是同时到达车厢两端的,站台上的乘客看到光不是同时到达车厢两端的,结论：“同时”是相对的,2、时间延缓效应,车厢里的人,在“同地”发生, = 2 ,车厢外的人,不在“同地”发生,= 2 2 2,2、时间延缓效应（动钟变慢）,在相对论的时空观中， 与不相等，它们的关系为,= 1 2 2, 是在“同

4、地”的两个事件的时间间隔，称为固有时。,【结论】在不同惯性参考系，两个事件的时间间隔中，固有时最短。,时间延缓效应有一个较为简单但不太精确的陈述： 运动的钟比静止的钟走得更慢,3、长度收缩效应,【问题】如何测量长度？,用尺子“同时”记下前端刻度x1和后端刻度x2 2 1就是待测长度,记B和A分别通过x1的时间间隔为（固有时），则在S系中测量尺子的长度为,=,记 x1分别经过B和A的时间间隔为，则在S系中测量尺子的长度（固有长度）为,=,=,=,= 1 2 2,由,得,= 1 2 2,【结论】固有长度最长,4、质速关系,【例题】质量为M=0.5kg的小球，在F=100N的合力作用下由静止开始加速，求经过2 10 6 s，它的速度的大小。,【解析】根据牛顿第二定律，可得 = =200m/ s 2 又由匀变速直线运动规律，可得 =4 10 8 m/s,【问题】这个结果合理吗？,4、质速关系,在狭义相对论中，物体有静止时的质量 0 （静质量）和运动时的质量（动质量），其关系为：,= 0 1 2 2,【结论】物体的动质量随速度的增加而增大,5、质能关系,= 2,（1）质量与能量是物质不可分离的属性；,（2）质量变化量与能量变化量的关系式： = 2,（3）任何静质量不为零的物体都贮存着巨大的能量 0 =