學(xué)人教版選修34 15.2時(shí)間和空間的相對(duì)性課件（1）（15張）.ppt

一 經(jīng)典的相對(duì)性原理 1 慣性系 牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系相對(duì)于一個(gè)慣性參考系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系2 伽利略相對(duì)性原理力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的還可表述為 在一個(gè)慣性參考系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能判斷這個(gè)慣性系是否相對(duì)于另一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng) 或者說 任何慣性系都是平權(quán)的 這一結(jié)論還特別為后來的很多精確的實(shí)驗(yàn)所證實(shí) 最著名的是1887年邁克爾遜和莫雷所做的實(shí)驗(yàn) 它們都明確無誤地證明光速的測(cè)量結(jié)果與光源和測(cè)量者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無關(guān) 亦即與參照系無關(guān) 可見光和電磁波的運(yùn)動(dòng)不服從伽利略相對(duì)原理 任何參照系中測(cè)得的光在真空的速率都應(yīng)該是一樣的 二 相對(duì)性原理與電磁規(guī)律發(fā)生矛盾 三狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè) 1 狹義相對(duì)性原理在不同的慣性參考系 一切物理規(guī)律都是相同的2 光速不變?cè)碚婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中是相同的 光速與光源 觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系 就是在看來如此簡(jiǎn)單且最一般的兩個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上愛因斯坦建立了一套完整的理論 狹義相對(duì)論 3對(duì)兩個(gè)基本原理的正確理解 自然規(guī)律不僅包括力學(xué)規(guī)律 還包括電磁學(xué)規(guī)律等其他所有的物理學(xué)規(guī)律 強(qiáng)調(diào)真空中的光速不變指大小既不依賴于光源或觀察者的運(yùn)動(dòng) 也不依賴于光的傳播方向 幾十年來科學(xué)家采用各種先進(jìn)的物理技術(shù)測(cè)量光速 結(jié)果都不違背光速不變?cè)?一 同時(shí) 的相對(duì)性 車廂上的人和地面上的人看到車廂中間燈光到達(dá)前后車廂的先后是不一樣的 車上的觀察者認(rèn)為光同時(shí)到達(dá)車廂的前后兩壁站臺(tái)上的觀察者認(rèn)為光先到車廂后壁后到前壁 結(jié)論 1 對(duì)于運(yùn)動(dòng)的火車上同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件 對(duì)于地面就不是同時(shí)的關(guān)鍵 在各個(gè)參考系中光速都為c2 地面上同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件 對(duì)于運(yùn)動(dòng)的火車也不是同時(shí)的關(guān)鍵 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 課本p108思考與討論 二 長(zhǎng)度的相對(duì)性 v 車上的人看到的車廂的長(zhǎng)度 車外的人看到的車廂的長(zhǎng)度 結(jié)論一條沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿 其長(zhǎng)度總比桿靜止時(shí)的長(zhǎng)度小 斐克小伙劍術(shù)精 出刺迅捷如流星 由于空間收縮性 長(zhǎng)劍變成小鐵釘 高速運(yùn)行的列車上 由車廂底部發(fā)出的閃光 對(duì)于車上的人來說 閃光是在豎直方向反射的 而車廂外的人認(rèn)為被接收的反射光是沿斜線傳播的 由光速不變?cè)肀愕玫讲煌臅r(shí)間間隔 三 時(shí)間間隔的相對(duì)性 對(duì)于車廂內(nèi)的人 對(duì)于車廂外的人 h 相對(duì)速度與動(dòng)鐘延緩效應(yīng) 1s v 米 秒 0 1c 3 1070 5c0 8c0 9c0 99c0 999c0 9998c t 秒 1 011 151 672 297 122 450 小結(jié) 一 同時(shí) 是相對(duì)的二 長(zhǎng)度的相對(duì)性三 時(shí)間間隔的相對(duì)性 當(dāng)兩個(gè)參考系的相對(duì)速度可與光速相比時(shí) 時(shí)間與空間的相對(duì)性才比較明顯 狹義相對(duì)論的結(jié)論已經(jīng)完全得到證實(shí) 實(shí)際上它已經(jīng)成為微觀粒子研究的基礎(chǔ)之一 四 時(shí)空相對(duì)性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 根據(jù)相對(duì)論 時(shí)間在運(yùn)動(dòng)中會(huì)進(jìn)行的比較緩慢 也就是說 在空間中高速移動(dòng)的時(shí)鐘 比固定于地面上的時(shí)鐘走得慢 1971年 科學(xué)家將銫原子鐘放在噴氣式飛機(jī)中作環(huán)球飛行 然后與地面的基準(zhǔn)鐘對(duì)照 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)言符合的很好 這是相對(duì)論的第一次宏觀驗(yàn)證 牛頓物理學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀 物理學(xué)的空間與時(shí)間是絕對(duì)分離沒有聯(lián)系的 脫離物質(zhì)而單獨(dú)存在 與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)無關(guān) 而相對(duì)論認(rèn)為 有物質(zhì)才有時(shí)間和空間 空間和時(shí)間與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān) 人類對(duì)于空間