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

一 經(jīng)典的相對性原理 1 慣性系 牛頓運(yùn)動定律成立的參考系相對于一個慣性參考系做勻速直線運(yùn)動的另一個參考系也是慣性系2 伽利略相對性原理力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的還可表述為 在一個慣性參考系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)實(shí)驗都不能判斷這個慣性系是否相對于另一個慣性系做勻速直線運(yùn)動 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)驗所證實(shí) 最著名的是1887年邁克爾遜和莫雷所做的實(shí)驗 它們都明確無誤地證明光速的測量結(jié)果與光源和測量者的相對運(yùn)動無關(guān) 亦即與參照系無關(guān) 可見光和電磁波的運(yùn)動不服從伽利略相對原理 任何參照系中測得的光在真空的速率都應(yīng)該是一樣的 二 相對性原理與電磁規(guī)律發(fā)生矛盾 三狹義相對論的兩個基本假設(shè) 1 狹義相對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 光速不變原理真空中的光速在不同的慣性參考系中是相同的 光速與光源 觀察者間的相對運(yùn)動沒有關(guān)系 就是在看來如此簡單且最一般的兩個假設(shè)的基礎(chǔ)上愛因斯坦建立了一套完整的理論 狹義相對論 3對兩個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 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)測量光速 結(jié)果都不違背光速不變原理 一 同時 的相對性 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)為光同時到達(dá)車廂的前后兩壁站臺上的觀察者認(rèn)為光先到車廂后壁后到前壁 結(jié)論 1 對于運(yùn)動的火車上同時發(fā)生的兩個事件 對于地面就不是同時的關(guān)鍵 在各個參考系中光速都為c2 地面上同時發(fā)生的兩個事件 對于運(yùn)動的火車也不是同時的關(guān)鍵 相對運(yùn)動 課本p108思考與討論 二 長度的相對性 v 車上的人看到的車廂的長度 車外的人看到的車廂的長度 結(jié)論一條沿自身長度方向運(yùn)動的桿 其長度總比桿靜止時的長度小 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 由光速不變原理便得到不同的時間間隔 三 時間間隔的相對性 對于車廂內(nèi)的人 對于車廂外的人 h 相對速度與動鐘延緩效應(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 是相對的二 長度的相對性三 時間間隔的相對性 當(dāng)兩個參考系的相對速度可與光速相比時 時間與空間的相對性才比較明顯 狹義相對論的結(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 時空相對性的實(shí)驗驗證 根據(jù)相對論 時間在運(yùn)動中會進(jìn)行的比較緩慢 也就是說 在空間中高速移動的時鐘 比固定于地面上的時鐘走得慢 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)鐘對照 實(shí)驗結(jié)果與理論預(yù)言符合的很好 這是相對論的第一次宏觀驗證 牛頓物理學(xué)的絕對時空觀 物理學(xué)的空間與時間是絕對分離沒有聯(lián)系的 脫離物質(zhì)而單獨(dú)存在 與物質(zhì)的運(yùn)動無關(guān) 而相對論認(rèn)為 有物質(zhì)才有時間和空間 空間和時間與物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān) 人類對于空間