第02節(jié)經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀課件

2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀1第二節(jié)：經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀龍川隆師中學(xué)巫達(dá)文2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀1第二節(jié)：經(jīng)典時(shí)空2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀22022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀2牛頓伽利略、第谷哥白尼、亞里士多德笛卡爾、胡克、哈雷等牛頓所說(shuō):"如果說(shuō)我看得遠(yuǎn),那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟稀?經(jīng)典力學(xué)金字塔的建立開(kāi)普勒萬(wàn)有引力定律牛頓三大定律牛頓伽利略、第谷哥白尼、亞里士多德笛卡爾、胡克、哈雷等牛頓所2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀4前面幾章介紹了經(jīng)典力學(xué)（牛頓力學(xué)）最基本的內(nèi)容。牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)就是以牛頓命名的那三條定律，這一理論形成于十七世紀(jì)，在以后的兩個(gè)多世紀(jì)里，牛頓力學(xué)對(duì)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用，同時(shí)自身也得到了很大發(fā)展。但是，進(jìn)入二十世紀(jì)，物理學(xué)研究的領(lǐng)域開(kāi)始深入到了微觀高速領(lǐng)域，微觀高速如原子、電子粒子，光、電磁波及粒子衰變，速度為光速或接近光速空間尺度2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀4前面幾章介紹了經(jīng)2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀5這時(shí)人們發(fā)現(xiàn)牛頓力學(xué)在這些領(lǐng)域不再適用物理學(xué)的發(fā)展要求對(duì)牛頓力學(xué)以及某些長(zhǎng)期認(rèn)為是不言自明的基本觀念作出根本性的變革，

物理學(xué)需要一場(chǎng)革命！二十世紀(jì)初誕生的相對(duì)論和量子力學(xué)就是這場(chǎng)從經(jīng)典物理向近代物理變革的標(biāo)志本節(jié)介紹相對(duì)論的基礎(chǔ)知識(shí)2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀5這時(shí)人們發(fā)現(xiàn)牛頓【討論與交流】：在勻速前進(jìn)的車(chē)廂中的自由落體，相對(duì)于車(chē)廂靜止的觀察者做什么樣的運(yùn)動(dòng)？相對(duì)于地面靜止的觀察者做什么樣的運(yùn)動(dòng)？相對(duì)于車(chē)廂靜止的觀察者是做自由落體運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于地面靜止的觀察者做平拋運(yùn)動(dòng)。同一物體的運(yùn)動(dòng)，我們所選擇的參考系不同，對(duì)它的運(yùn)動(dòng)的描述可能不同。一、經(jīng)典時(shí)空觀【討論與交流】：在勻速前進(jìn)的車(chē)廂中的自相對(duì)于車(chē)廂靜止的觀察者2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀7選擇的參考系不同，對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述就不同：例如：讓兩小球從同一高度同時(shí)自由下落。符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律不符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律慣性系非慣性系2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀7選擇的參考系不同2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀8.伽利略相對(duì)性原理對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，牛頓力學(xué)的回答是干脆的：第一個(gè)問(wèn)題對(duì)于不同的參照系，基本力學(xué)定律的形式是完全一樣嗎？對(duì)于任何慣性參照系，牛頓定律都成立，這也就是說(shuō)，對(duì)于不同的慣性參照系，力學(xué)的基本定律——牛頓定律的形式是一樣的。這一結(jié)論稱作伽利略相對(duì)性原理或力學(xué)相對(duì)性原理一、經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀8.伽利略相對(duì)“薩爾瓦阿弟”大船1632年,Galileo在“薩爾瓦阿蒂”大船上做過(guò)的實(shí)驗(yàn)：伽利略相對(duì)性原理:在彼此作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中，一切力學(xué)現(xiàn)象都具有相同的規(guī)律?！八_爾瓦阿弟”大船1632年,Galileo在“薩爾瓦阿蒂”2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀10第二個(gè)問(wèn)題相對(duì)于不同的參照系長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量是一樣的嗎？對(duì)于空間和時(shí)間測(cè)量的問(wèn)題，牛頓力學(xué)是用絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間的概念來(lái)回答。.絕對(duì)時(shí)空觀所謂絕對(duì)空間是指長(zhǎng)度的量度與參照系無(wú)關(guān)；絕對(duì)時(shí)間是指時(shí)間的量度與參照系無(wú)關(guān)這就是說(shuō)，兩點(diǎn)之間的距離，無(wú)論在那個(gè)慣性系中測(cè)量都是一樣的；同樣，前后發(fā)生的兩個(gè)事件之間的時(shí)間，無(wú)論在那個(gè)慣性系中測(cè)量都是一樣的2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀10第二個(gè)問(wèn)題相對(duì)2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀11牛頓本人曾說(shuō)：“絕對(duì)空間，就其本性而言與外界任何事物無(wú)關(guān)，而永遠(yuǎn)是相同的和不動(dòng)的”，“絕對(duì)的、真正的和數(shù)學(xué)上的時(shí)間自己流逝著，并由于它的本性而均勻地與任何外界對(duì)象無(wú)關(guān)地流逝著?！卑凑者@種觀點(diǎn)：時(shí)間和空間是彼此獨(dú)立，互不相關(guān)并且獨(dú)立于物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)之外的，不受物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的影響?！^對(duì)時(shí)空觀2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀11牛頓本人曾說(shuō)：2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀12根據(jù)絕對(duì)時(shí)空觀，得出幾個(gè)結(jié)論同時(shí)絕對(duì)性時(shí)間間隔的絕對(duì)性空間距離的絕對(duì)性質(zhì)量恒定不變2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀12根據(jù)絕對(duì)時(shí)空觀2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀13牛頓的伽利略相對(duì)性原理和絕對(duì)時(shí)空觀是作為兩個(gè)基本假設(shè)提出來(lái)的，它之所以為人們接受承認(rèn)一方面是牛頓力學(xué)在解決力學(xué)問(wèn)題獲得的巨大功；另一方面觀察結(jié)果與人們的經(jīng)驗(yàn)相符。但是十九世紀(jì)中葉，人們?cè)谘芯颗c物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的電磁現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)在電磁現(xiàn)象的規(guī)律不符合相對(duì)性原理其中最典型的就是光速的問(wèn)題2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀13牛頓的伽利略相2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀14這一結(jié)論還特別為后來(lái)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(wú)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(wú)關(guān)，亦即與參照系無(wú)關(guān)。可見(jiàn)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)該是這一數(shù)值2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀14這一結(jié)論還特別2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀15伽利略相對(duì)原理和電磁規(guī)律的矛盾促使人們思考下述問(wèn)題：絕對(duì)時(shí)空觀的觀念是不是需要修正？困惑？？？這個(gè)時(shí)候整個(gè)物理學(xué)界陷入2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀15伽利略相對(duì)原理2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀16愛(ài)因斯坦:Einstein現(xiàn)代時(shí)空的創(chuàng)始人20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家愛(ài)因斯坦對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，并在1905年發(fā)表了論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》在這篇論文里對(duì)上述問(wèn)題作出了對(duì)整個(gè)物理學(xué)界乃至整個(gè)科學(xué)界都有變革意義的回答2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀16愛(ài)因斯坦:E2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀17

相對(duì)論的時(shí)空觀念與人們固有的時(shí)空觀念差別很大，很難被普通人所理解。人們都稱贊愛(ài)因斯坦偉大，但又常常弄不懂這偉大的內(nèi)容。這使人們想起英國(guó)詩(shī)人波譜歌頌牛頓的詩(shī)句:

自然界和自然界的規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說(shuō)：“讓牛頓去吧，”于是一切都成為光明。后人續(xù)寫(xiě)道:上帝說(shuō)完多少年之后，魔鬼說(shuō)：“讓愛(ài)因斯坦去吧，”于是一切又回到黑暗中。2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀17相對(duì)論2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀18在這篇論文中，愛(ài)因斯坦提出了兩個(gè)假設(shè)并在這兩個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上構(gòu)筑了狹義相對(duì)論力學(xué)二、狹義相對(duì)論時(shí)空觀.愛(ài)因斯坦假設(shè)

愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理物理學(xué)定律在所有的慣性系中都是一樣的，也就是說(shuō)，物理學(xué)定律與慣性系的選擇無(wú)關(guān)愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理和牛頓相對(duì)性原理比較，前者是后者的推廣2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀18在這篇論文中，2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀19這就使得相對(duì)性原理不僅適用于力學(xué)現(xiàn)象，而且適用于所有物理現(xiàn)象，包括電磁現(xiàn)象在內(nèi)。

光速不變?cè)碓谌魏螒T性系中，自由空間（真空）中的光速具有相同的量值也就是說(shuō)，不管光源與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)如何，在任一慣性系中的觀察者所觀測(cè)到的真空中的光速都是相等的，就是在看來(lái)如此簡(jiǎn)單且最一般的兩個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上愛(ài)因斯坦建立了一套完整的理論——狹義相對(duì)論2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀19這就使得相對(duì)性2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀20

愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理物理學(xué)定律在所有的慣性系中都是一樣的，也就是說(shuō)，物理學(xué)定律與慣性系的選擇無(wú)關(guān)光速不變?cè)碓谌魏螒T性系中，自由空間（真空）中的光速具有相同的量值

Einstein

的相對(duì)性理論是Newton理論的發(fā)展討論一切物理規(guī)律力學(xué)規(guī)律2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀20愛(ài)因斯坦相對(duì)2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀21觀念上的變革革命性(相對(duì)性)光速同時(shí)時(shí)間與空間質(zhì)量經(jīng)典時(shí)空觀狹義相對(duì)論時(shí)空觀相對(duì)的絕對(duì)的（不變）絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，不變的相對(duì)的與運(yùn)動(dòng)有關(guān)，相對(duì)的隨速度增加而增大2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀21觀念上的變2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀22、狹義相對(duì)論時(shí)空觀、同時(shí)相對(duì)性設(shè)想一列火車(chē)以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)，火車(chē)中央有一信號(hào)燈，在經(jīng)過(guò)地面O點(diǎn)時(shí)發(fā)出一光信號(hào).2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀22、狹義相對(duì)論2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀23、同時(shí)相對(duì)性2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀23、同時(shí)相對(duì)性2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀242022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀242、光速不變?cè)?/p>

對(duì)任何慣性系,在真空中沿任意方向傳播的光速都相同,且與光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。即誰(shuí)測(cè)真空中的光速都是c

,與慣性系的選擇及光源無(wú)關(guān)。

例：宇宙飛船以20萬(wàn)km/s的速度飛行,人在飛船上向前發(fā)一束光,光在飛船中以光速c傳播,地球上的人測(cè)得光速多大？萬(wàn)Km/s按運(yùn)動(dòng)合成得:實(shí)際測(cè)得:萬(wàn)Km/s愛(ài)因斯坦理論是牛頓理論的發(fā)展注意一切物理規(guī)律力學(xué)規(guī)律2、光速不變?cè)韺?duì)任何慣性系,在真空中沿任意方向傳播2、狹義相對(duì)論的基本公設(shè)為解決矛盾，愛(ài)因斯坦于1905年提出狹義相對(duì)論，其前提是兩條基本假設(shè)：（1）相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。（2）光速不變?cè)恚翰还茉谀膫€(gè)慣性系中，測(cè)得的真空中的光速都相同。2、狹義相對(duì)論的基本公設(shè)為解決矛盾，愛(ài)因斯坦于1905年提出3、相對(duì)論的時(shí)空觀①同時(shí)是相對(duì)的：在一個(gè)慣性參考系中觀察到是同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中觀察很可能是不同時(shí)的。

火車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，車(chē)上的小明觀察到：兩個(gè)車(chē)門(mén)同時(shí)打開(kāi)。3、相對(duì)論的時(shí)空觀①同時(shí)是相對(duì)的：在一個(gè)慣性參考系中觀察到3、相對(duì)論的時(shí)空觀①同時(shí)是相對(duì)的：在一個(gè)慣性參考系中觀察到是同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中觀察很可能是不同時(shí)的。

火車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，站臺(tái)上的小芳觀察到：后門(mén)先開(kāi)，前門(mén)后開(kāi)。同時(shí)的相對(duì)性是針對(duì)發(fā)生在不同地點(diǎn)的事件而言的3、相對(duì)論的時(shí)空觀①同時(shí)是相對(duì)的：在一個(gè)慣性參考系中觀察到時(shí)間間隔的相對(duì)性對(duì)于車(chē)廂內(nèi)的人：對(duì)于車(chē)廂外的人：h時(shí)間間隔的相對(duì)性對(duì)于車(chē)廂內(nèi)的人：對(duì)于車(chē)廂外的人：h3、相對(duì)論的時(shí)空觀②運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢：時(shí)鐘相對(duì)于觀察者靜止時(shí)，走得快；相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者看到它變慢了。運(yùn)動(dòng)速度越大，效果越明顯。3、相對(duì)論的時(shí)空觀②運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢：時(shí)鐘相對(duì)于觀察者靜止時(shí)（1）相對(duì)時(shí)間

狹義相對(duì)論認(rèn)為時(shí)間不是絕對(duì)的（即固定不變的）。愛(ài)因斯坦指出，隨著物體（觀察者所見(jiàn)到的）運(yùn)動(dòng)速度的加快，時(shí)間會(huì)變慢。使用同步原子鐘已證實(shí)了這個(gè)結(jié)論的正確性，將一個(gè)鐘表留在地面上，而攜帶另一個(gè)以很快速度移動(dòng)（如在噴氣式飛機(jī)上），隨后進(jìn)行比較，靜止的鐘表總比另一個(gè)稍微快一點(diǎn)。1、相對(duì)性原理（1）相對(duì)時(shí)間1、相對(duì)性原理3、相對(duì)論的時(shí)空觀③運(yùn)動(dòng)的物體變短：一個(gè)物體相對(duì)于觀察者靜止時(shí)，長(zhǎng)度測(cè)量值最大；運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)方向上觀察的長(zhǎng)度縮短，速度越快，縮得越短。3、相對(duì)論的時(shí)空觀③運(yùn)動(dòng)的物體變短：一個(gè)物體相對(duì)于觀察者靜3、相對(duì)論的時(shí)空觀④運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量變大：當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無(wú)窮大。如果物體的運(yùn)動(dòng)速度比光速小得多時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量與物體靜止時(shí)的質(zhì)量相等。

特別提醒①

相對(duì)論把原來(lái)認(rèn)為毫無(wú)聯(lián)系的時(shí)間、空間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)密切聯(lián)系起來(lái)，揭示了它們之間的依賴關(guān)系。是時(shí)空觀發(fā)展史上的一次大變革。②相對(duì)論并沒(méi)有完全否認(rèn)經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論在物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)的近似結(jié)果。3、相對(duì)論的時(shí)空觀④運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量變大：當(dāng)速度接近光速時(shí)，2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀341)沿兩慣性系相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中表現(xiàn)同時(shí)，在另一慣性系中觀察總是在前一慣性系運(yùn)動(dòng)的后方那一事件先發(fā)生。2)

對(duì)不同參考系，同樣兩事件之間的時(shí)間間隔是不同的。結(jié)論即：時(shí)間量度是相對(duì)的，并且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。

S'相對(duì)S系的速度越大，在S系測(cè)兩事件的時(shí)間間隔就越長(zhǎng)。2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀341)2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀35時(shí)間延緩（動(dòng)鐘變慢）

愛(ài)因斯坦曾經(jīng)言，兩個(gè)校準(zhǔn)好的鐘，當(dāng)一個(gè)沿閉合路線運(yùn)動(dòng)返回原地時(shí)，它記錄的時(shí)間比原地不動(dòng)的鐘會(huì)慢一些。這已被高精度的銫原子鐘超音速環(huán)球飛行實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。相對(duì)論預(yù)言慢(184±23)×10

-

9s實(shí)測(cè)慢(203±10)×10-

9s221cutt-￠=DD2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀35時(shí)間延緩（動(dòng)鐘2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀36雙生子佯謬sss是一對(duì)雙生子。乘高速飛船到太空ss和遨游一段s比自己老了，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，和ss運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢了，但運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，都認(rèn)為對(duì)方的鐘在運(yùn)動(dòng)，這將會(huì)導(dǎo)致雙方都認(rèn)為對(duì)方的鐘變慢了的矛盾結(jié)論。這就是時(shí)鐘佯謬。若時(shí)間后返回地球，發(fā)現(xiàn)對(duì)方將會(huì)得出s也發(fā)現(xiàn)對(duì)方比自己老了的矛盾結(jié)論。稱為雙生子佯謬。s

實(shí)際上這種謬誤是不會(huì)發(fā)生的，由于兩個(gè)時(shí)鐘或兩個(gè)雙生子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并不對(duì)稱（例如，飛離、返回要經(jīng)歷加、減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程），其結(jié)果一定是的時(shí)鐘變慢了，ss

雙生子一定比年輕。s附：時(shí)鐘佯謬雙生子佯謬時(shí)鐘佯謬雙生子佯謬與2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀36雙生子佯謬ss2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀37S′O′X′Y′OSXY●特別注意：長(zhǎng)度縮短效應(yīng)只發(fā)生在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向上如上例中的X軸方向上，在Y軸方向上無(wú)長(zhǎng)度縮短效應(yīng)動(dòng)尺變短（空間收縮效應(yīng)）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.2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀37S′O′X2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀38檢測(cè)題

有關(guān)科學(xué)家和涉及的事實(shí)，正確的說(shuō)法是

A．哥白尼創(chuàng)立了日心說(shuō)

B．伽利略發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律

C.惠更斯解決了彈性碰撞問(wèn)題

D．愛(ài)因斯坦提出了量子論(AC)2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀38檢測(cè)題2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀39檢測(cè)題

一列火車(chē)以速度v相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)．如果地面上的人測(cè)得，某光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車(chē)廂的前壁和后壁，以下說(shuō)法中正確的是A．火車(chē)上的人測(cè)得，閃光先到達(dá)前壁B．火車(chē)上的人測(cè)得，閃光先到達(dá)后壁C．火車(chē)上的人測(cè)得，閃光同時(shí)到達(dá)車(chē)廂的前壁和后壁D．條件不足，無(wú)法確定(A)2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀39檢測(cè)題一列2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀40檢測(cè)題

有三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，時(shí)鐘A放在地面上，時(shí)鐘B、C分別放在兩個(gè)火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飛行，vB＜vC．對(duì)于地面上的觀察者來(lái)說(shuō)，則以下說(shuō)法中正確的是

A．時(shí)鐘A走得最慢B．時(shí)鐘B走得最慢

C．時(shí)鐘C走得最慢D．時(shí)鐘C走得最快(C)2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀40檢測(cè)題有三2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀41檢測(cè)題如果有一支靜止時(shí)長(zhǎng)30m的火箭，以光速的二分之一的速度從觀察者的身邊掠過(guò)，以下說(shuō)法中正確的是A．地面上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)為30mB．地面上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)小于30mC．地面上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)大于30mD．火箭上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)為30m(BD)2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀41檢測(cè)題如果有一光速同時(shí)時(shí)間與空間質(zhì)量經(jīng)典時(shí)空觀狹義相對(duì)論時(shí)空觀相對(duì)的絕對(duì)的（不變）絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，不變的相對(duì)的與運(yùn)動(dòng)有關(guān)，相對(duì)的隨速度增加而增大經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀練習(xí)光速同時(shí)時(shí)間與空間質(zhì)量經(jīng)典時(shí)空觀狹義相對(duì)論時(shí)空觀相對(duì)的絕對(duì)的檢測(cè)題

一列火車(chē)以速度v相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)．如果地面上的人測(cè)得，某光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車(chē)廂的前壁和后壁，以下說(shuō)法中正確的是A．火車(chē)上的人測(cè)得，閃光先到達(dá)前壁B．火車(chē)上的人測(cè)得，閃光先到達(dá)后壁C．火車(chē)上的人測(cè)得，閃光同時(shí)到達(dá)車(chē)廂的前壁和后壁D．條件不足，無(wú)法確定(A)檢測(cè)題一列火車(chē)以速度v相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)．如果地面上的人測(cè)得，2、運(yùn)動(dòng)的物體和靜止的物體相比不僅質(zhì)量變了，而且沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度和時(shí)間都要變化，都具有相對(duì)性。下面的事例可以幫助我們理解相對(duì)論

1971年8月的一天，一名前蘇聯(lián)飛行員例行飛行時(shí)，無(wú)意中“闖入”古埃及，他看到一座座金字塔剛剛奠起塔基……1982年一位北約飛行員在一次飛行訓(xùn)練中，視野里竟然出現(xiàn)了數(shù)百只恐龍，飛機(jī)竟然來(lái)到史前非洲大陸。

1970年一架272客機(jī)在飛向邁阿密?chē)?guó)際機(jī)場(chǎng)的旅途中，也無(wú)故“失蹤”了10分鐘，10分鐘后，客機(jī)又在原來(lái)的地方出現(xiàn)。失蹤的一剎那，專家們的惟一的解釋是時(shí)間“靜止”不動(dòng)了2、運(yùn)動(dòng)的物體和靜止的物體相比不僅質(zhì)量變了，而且沿運(yùn)動(dòng)方向的1994年初，一架意大利客機(jī)在非洲海岸上空飛行。突然，客機(jī)從控制室的雷達(dá)屏幕上消失了。正當(dāng)?shù)孛嫔系臋C(jī)場(chǎng)工作人員焦急萬(wàn)分之際，客機(jī)又在原來(lái)的空域出現(xiàn)，雷達(dá)又追蹤到了客機(jī)的訊號(hào)。最后，這架客機(jī)安全降落在意大利境內(nèi)的機(jī)場(chǎng)。然而，客機(jī)上的機(jī)組人員和315名乘客，并不知道他們?cè)?jīng)"失蹤"過(guò)。機(jī)長(zhǎng)巴達(dá)里疑惑不解地說(shuō)："我們的班機(jī)由馬尼拉起飛后，一直都很平穩(wěn)，沒(méi)有任何意外發(fā)生，但控制室竟說(shuō)失去班機(jī)的蹤影，實(shí)在有點(diǎn)不尋常。"

不過(guò)，事實(shí)卻不容爭(zhēng)辨：到達(dá)機(jī)場(chǎng)時(shí)，每個(gè)乘客的手表都慢了20分鐘。1994年初，一架意大利客機(jī)在非洲海岸上空飛時(shí)間和空間是什么？時(shí)間和空間是什么？時(shí)間和空間是什么？時(shí)間和空間是什么？2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀48第二節(jié)：經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀龍川隆師中學(xué)巫達(dá)文2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀1第二節(jié)：經(jīng)典時(shí)空2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀492022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀2牛頓伽利略、第谷哥白尼、亞里士多德笛卡爾、胡克、哈雷等牛頓所說(shuō):"如果說(shuō)我看得遠(yuǎn),那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟稀?經(jīng)典力學(xué)金字塔的建立開(kāi)普勒萬(wàn)有引力定律牛頓三大定律牛頓伽利略、第谷哥白尼、亞里士多德笛卡爾、胡克、哈雷等牛頓所2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀51前面幾章介紹了經(jīng)典力學(xué)（牛頓力學(xué)）最基本的內(nèi)容。牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)就是以牛頓命名的那三條定律，這一理論形成于十七世紀(jì)，在以后的兩個(gè)多世紀(jì)里，牛頓力學(xué)對(duì)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用，同時(shí)自身也得到了很大發(fā)展。但是，進(jìn)入二十世紀(jì)，物理學(xué)研究的領(lǐng)域開(kāi)始深入到了微觀高速領(lǐng)域，微觀高速如原子、電子粒子，光、電磁波及粒子衰變，速度為光速或接近光速空間尺度2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀4前面幾章介紹了經(jīng)2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀52這時(shí)人們發(fā)現(xiàn)牛頓力學(xué)在這些領(lǐng)域不再適用物理學(xué)的發(fā)展要求對(duì)牛頓力學(xué)以及某些長(zhǎng)期認(rèn)為是不言自明的基本觀念作出根本性的變革，

物理學(xué)需要一場(chǎng)革命！二十世紀(jì)初誕生的相對(duì)論和量子力學(xué)就是這場(chǎng)從經(jīng)典物理向近代物理變革的標(biāo)志本節(jié)介紹相對(duì)論的基礎(chǔ)知識(shí)2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀5這時(shí)人們發(fā)現(xiàn)牛頓【討論與交流】：在勻速前進(jìn)的車(chē)廂中的自由落體，相對(duì)于車(chē)廂靜止的觀察者做什么樣的運(yùn)動(dòng)？相對(duì)于地面靜止的觀察者做什么樣的運(yùn)動(dòng)？相對(duì)于車(chē)廂靜止的觀察者是做自由落體運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于地面靜止的觀察者做平拋運(yùn)動(dòng)。同一物體的運(yùn)動(dòng)，我們所選擇的參考系不同，對(duì)它的運(yùn)動(dòng)的描述可能不同。一、經(jīng)典時(shí)空觀【討論與交流】：在勻速前進(jìn)的車(chē)廂中的自相對(duì)于車(chē)廂靜止的觀察者2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀54選擇的參考系不同，對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述就不同：例如：讓兩小球從同一高度同時(shí)自由下落。符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律不符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律慣性系非慣性系2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀7選擇的參考系不同2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀55.伽利略相對(duì)性原理對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，牛頓力學(xué)的回答是干脆的：第一個(gè)問(wèn)題對(duì)于不同的參照系，基本力學(xué)定律的形式是完全一樣嗎？對(duì)于任何慣性參照系，牛頓定律都成立，這也就是說(shuō)，對(duì)于不同的慣性參照系，力學(xué)的基本定律——牛頓定律的形式是一樣的。這一結(jié)論稱作伽利略相對(duì)性原理或力學(xué)相對(duì)性原理一、經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀8.伽利略相對(duì)“薩爾瓦阿弟”大船1632年,Galileo在“薩爾瓦阿蒂”大船上做過(guò)的實(shí)驗(yàn)：伽利略相對(duì)性原理:在彼此作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中，一切力學(xué)現(xiàn)象都具有相同的規(guī)律?！八_爾瓦阿弟”大船1632年,Galileo在“薩爾瓦阿蒂”2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀57第二個(gè)問(wèn)題相對(duì)于不同的參照系長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量是一樣的嗎？對(duì)于空間和時(shí)間測(cè)量的問(wèn)題，牛頓力學(xué)是用絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間的概念來(lái)回答。.絕對(duì)時(shí)空觀所謂絕對(duì)空間是指長(zhǎng)度的量度與參照系無(wú)關(guān)；絕對(duì)時(shí)間是指時(shí)間的量度與參照系無(wú)關(guān)這就是說(shuō)，兩點(diǎn)之間的距離，無(wú)論在那個(gè)慣性系中測(cè)量都是一樣的；同樣，前后發(fā)生的兩個(gè)事件之間的時(shí)間，無(wú)論在那個(gè)慣性系中測(cè)量都是一樣的2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀10第二個(gè)問(wèn)題相對(duì)2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀58牛頓本人曾說(shuō)：“絕對(duì)空間，就其本性而言與外界任何事物無(wú)關(guān)，而永遠(yuǎn)是相同的和不動(dòng)的”，“絕對(duì)的、真正的和數(shù)學(xué)上的時(shí)間自己流逝著，并由于它的本性而均勻地與任何外界對(duì)象無(wú)關(guān)地流逝著?！卑凑者@種觀點(diǎn)：時(shí)間和空間是彼此獨(dú)立，互不相關(guān)并且獨(dú)立于物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)之外的，不受物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的影響?！^對(duì)時(shí)空觀2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀11牛頓本人曾說(shuō)：2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀59根據(jù)絕對(duì)時(shí)空觀，得出幾個(gè)結(jié)論同時(shí)絕對(duì)性時(shí)間間隔的絕對(duì)性空間距離的絕對(duì)性質(zhì)量恒定不變2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀12根據(jù)絕對(duì)時(shí)空觀2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀60牛頓的伽利略相對(duì)性原理和絕對(duì)時(shí)空觀是作為兩個(gè)基本假設(shè)提出來(lái)的，它之所以為人們接受承認(rèn)一方面是牛頓力學(xué)在解決力學(xué)問(wèn)題獲得的巨大功；另一方面觀察結(jié)果與人們的經(jīng)驗(yàn)相符。但是十九世紀(jì)中葉，人們?cè)谘芯颗c物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的電磁現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)在電磁現(xiàn)象的規(guī)律不符合相對(duì)性原理其中最典型的就是光速的問(wèn)題2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀13牛頓的伽利略相2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀61這一結(jié)論還特別為后來(lái)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(wú)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(wú)關(guān)，亦即與參照系無(wú)關(guān)?？梢?jiàn)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)該是這一數(shù)值2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀14這一結(jié)論還特別2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀62伽利略相對(duì)原理和電磁規(guī)律的矛盾促使人們思考下述問(wèn)題：絕對(duì)時(shí)空觀的觀念是不是需要修正？困惑？？？這個(gè)時(shí)候整個(gè)物理學(xué)界陷入2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀15伽利略相對(duì)原理2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀63愛(ài)因斯坦:Einstein現(xiàn)代時(shí)空的創(chuàng)始人20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家愛(ài)因斯坦對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，并在1905年發(fā)表了論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》在這篇論文里對(duì)上述問(wèn)題作出了對(duì)整個(gè)物理學(xué)界乃至整個(gè)科學(xué)界都有變革意義的回答2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀16愛(ài)因斯坦:E2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀64

相對(duì)論的時(shí)空觀念與人們固有的時(shí)空觀念差別很大，很難被普通人所理解。人們都稱贊愛(ài)因斯坦偉大，但又常常弄不懂這偉大的內(nèi)容。這使人們想起英國(guó)詩(shī)人波譜歌頌牛頓的詩(shī)句:

自然界和自然界的規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說(shuō)：“讓牛頓去吧，”于是一切都成為光明。后人續(xù)寫(xiě)道:上帝說(shuō)完多少年之后，魔鬼說(shuō)：“讓愛(ài)因斯坦去吧，”于是一切又回到黑暗中。2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀17相對(duì)論2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀65在這篇論文中，愛(ài)因斯坦提出了兩個(gè)假設(shè)并在這兩個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上構(gòu)筑了狹義相對(duì)論力學(xué)二、狹義相對(duì)論時(shí)空觀.愛(ài)因斯坦假設(shè)

愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理物理學(xué)定律在所有的慣性系中都是一樣的，也就是說(shuō)，物理學(xué)定律與慣性系的選擇無(wú)關(guān)愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理和牛頓相對(duì)性原理比較，前者是后者的推廣2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀18在這篇論文中，2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀66這就使得相對(duì)性原理不僅適用于力學(xué)現(xiàn)象，而且適用于所有物理現(xiàn)象，包括電磁現(xiàn)象在內(nèi)。

光速不變?cè)碓谌魏螒T性系中，自由空間（真空）中的光速具有相同的量值也就是說(shuō)，不管光源與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)如何，在任一慣性系中的觀察者所觀測(cè)到的真空中的光速都是相等的，就是在看來(lái)如此簡(jiǎn)單且最一般的兩個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上愛(ài)因斯坦建立了一套完整的理論——狹義相對(duì)論2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀19這就使得相對(duì)性2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀67

愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理物理學(xué)定律在所有的慣性系中都是一樣的，也就是說(shuō)，物理學(xué)定律與慣性系的選擇無(wú)關(guān)光速不變?cè)碓谌魏螒T性系中，自由空間（真空）中的光速具有相同的量值

Einstein

的相對(duì)性理論是Newton理論的發(fā)展討論一切物理規(guī)律力學(xué)規(guī)律2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀20愛(ài)因斯坦相對(duì)2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀68觀念上的變革革命性(相對(duì)性)光速同時(shí)時(shí)間與空間質(zhì)量經(jīng)典時(shí)空觀狹義相對(duì)論時(shí)空觀相對(duì)的絕對(duì)的（不變）絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，不變的相對(duì)的與運(yùn)動(dòng)有關(guān)，相對(duì)的隨速度增加而增大2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀21觀念上的變2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀69、狹義相對(duì)論時(shí)空觀、同時(shí)相對(duì)性設(shè)想一列火車(chē)以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)，火車(chē)中央有一信號(hào)燈，在經(jīng)過(guò)地面O點(diǎn)時(shí)發(fā)出一光信號(hào).2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀22、狹義相對(duì)論2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀70、同時(shí)相對(duì)性2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀23、同時(shí)相對(duì)性2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀712022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀242、光速不變?cè)?/p>

對(duì)任何慣性系,在真空中沿任意方向傳播的光速都相同,且與光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。即誰(shuí)測(cè)真空中的光速都是c

,與慣性系的選擇及光源無(wú)關(guān)。

例：宇宙飛船以20萬(wàn)km/s的速度飛行,人在飛船上向前發(fā)一束光,光在飛船中以光速c傳播,地球上的人測(cè)得光速多大？萬(wàn)Km/s按運(yùn)動(dòng)合成得:實(shí)際測(cè)得:萬(wàn)Km/s愛(ài)因斯坦理論是牛頓理論的發(fā)展注意一切物理規(guī)律力學(xué)規(guī)律2、光速不變?cè)韺?duì)任何慣性系,在真空中沿任意方向傳播2、狹義相對(duì)論的基本公設(shè)為解決矛盾，愛(ài)因斯坦于1905年提出狹義相對(duì)論，其前提是兩條基本假設(shè)：（1）相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。（2）光速不變?cè)恚翰还茉谀膫€(gè)慣性系中，測(cè)得的真空中的光速都相同。2、狹義相對(duì)論的基本公設(shè)為解決矛盾，愛(ài)因斯坦于1905年提出3、相對(duì)論的時(shí)空觀①同時(shí)是相對(duì)的：在一個(gè)慣性參考系中觀察到是同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中觀察很可能是不同時(shí)的。

火車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，車(chē)上的小明觀察到：兩個(gè)車(chē)門(mén)同時(shí)打開(kāi)。3、相對(duì)論的時(shí)空觀①同時(shí)是相對(duì)的：在一個(gè)慣性參考系中觀察到3、相對(duì)論的時(shí)空觀①同時(shí)是相對(duì)的：在一個(gè)慣性參考系中觀察到是同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中觀察很可能是不同時(shí)的。

火車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，站臺(tái)上的小芳觀察到：后門(mén)先開(kāi)，前門(mén)后開(kāi)。同時(shí)的相對(duì)性是針對(duì)發(fā)生在不同地點(diǎn)的事件而言的3、相對(duì)論的時(shí)空觀①同時(shí)是相對(duì)的：在一個(gè)慣性參考系中觀察到時(shí)間間隔的相對(duì)性對(duì)于車(chē)廂內(nèi)的人：對(duì)于車(chē)廂外的人：h時(shí)間間隔的相對(duì)性對(duì)于車(chē)廂內(nèi)的人：對(duì)于車(chē)廂外的人：h3、相對(duì)論的時(shí)空觀②運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢：時(shí)鐘相對(duì)于觀察者靜止時(shí)，走得快；相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者看到它變慢了。運(yùn)動(dòng)速度越大，效果越明顯。3、相對(duì)論的時(shí)空觀②運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢：時(shí)鐘相對(duì)于觀察者靜止時(shí)（1）相對(duì)時(shí)間

狹義相對(duì)論認(rèn)為時(shí)間不是絕對(duì)的（即固定不變的）。愛(ài)因斯坦指出，隨著物體（觀察者所見(jiàn)到的）運(yùn)動(dòng)速度的加快，時(shí)間會(huì)變慢。使用同步原子鐘已證實(shí)了這個(gè)結(jié)論的正確性，將一個(gè)鐘表留在地面上，而攜帶另一個(gè)以很快速度移動(dòng)（如在噴氣式飛機(jī)上），隨后進(jìn)行比較，靜止的鐘表總比另一個(gè)稍微快一點(diǎn)。1、相對(duì)性原理（1）相對(duì)時(shí)間1、相對(duì)性原理3、相對(duì)論的時(shí)空觀③運(yùn)動(dòng)的物體變短：一個(gè)物體相對(duì)于觀察者靜止時(shí)，長(zhǎng)度測(cè)量值最大；運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)方向上觀察的長(zhǎng)度縮短，速度越快，縮得越短。3、相對(duì)論的時(shí)空觀③運(yùn)動(dòng)的物體變短：一個(gè)物體相對(duì)于觀察者靜3、相對(duì)論的時(shí)空觀④運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量變大：當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無(wú)窮大。如果物體的運(yùn)動(dòng)速度比光速小得多時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量與物體靜止時(shí)的質(zhì)量相等。

特別提醒①

相對(duì)論把原來(lái)認(rèn)為毫無(wú)聯(lián)系的時(shí)間、空間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)密切聯(lián)系起來(lái)，揭示了它們之間的依賴關(guān)系。是時(shí)空觀發(fā)展史上的一次大變革。②相對(duì)論并沒(méi)有完全否認(rèn)經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論在物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)的近似結(jié)果。3、相對(duì)論的時(shí)空觀④運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量變大：當(dāng)速度接近光速時(shí)，2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀811)沿兩慣性系相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中表現(xiàn)同時(shí)，在另一慣性系中觀察總是在前一慣性系運(yùn)動(dòng)的后方那一事件先發(fā)生。2)

對(duì)不同參考系，同樣兩事件之間的時(shí)間間隔是不同的。結(jié)論即：時(shí)間量度是相對(duì)的，并且與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。

S'相對(duì)S系的速度越大，在S系測(cè)兩事件的時(shí)間間隔就越長(zhǎng)。2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀341)2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀82時(shí)間延緩（動(dòng)鐘變慢）

愛(ài)因斯坦曾經(jīng)言，兩個(gè)校準(zhǔn)好的鐘，當(dāng)一個(gè)沿閉合路線運(yùn)動(dòng)返回原地時(shí)，它記錄的時(shí)間比原地不動(dòng)的鐘會(huì)慢一些。這已被高精度的銫原子鐘超音速環(huán)球飛行實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。相對(duì)論預(yù)言慢(184±23)×10

-

9s實(shí)測(cè)慢(203±10)×10-

9s221cutt-￠=DD2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀35時(shí)間延緩（動(dòng)鐘2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀83雙生子佯謬sss是一對(duì)雙生子。乘高速飛船到太空ss和遨游一段s比自己老了，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，和ss運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢了，但運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，都認(rèn)為對(duì)方的鐘在運(yùn)動(dòng)，這將會(huì)導(dǎo)致雙方都認(rèn)為對(duì)方的鐘變慢了的矛盾結(jié)論。這就是時(shí)鐘佯謬。若時(shí)間后返回地球，發(fā)現(xiàn)對(duì)方將會(huì)得出s也發(fā)現(xiàn)對(duì)方比自己老了的矛盾結(jié)論。稱為雙生子佯謬。s

實(shí)際上這種謬誤是不會(huì)發(fā)生的，由于兩個(gè)時(shí)鐘或兩個(gè)雙生子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并不對(duì)稱（例如，飛離、返回要經(jīng)歷加、減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程），其結(jié)果一定是的時(shí)鐘變慢了，ss

雙生子一定比年輕。s附：時(shí)鐘佯謬雙生子佯謬時(shí)鐘佯謬雙生子佯謬與2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀36雙生子佯謬ss2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀84S′O′X′Y′OSXY●特別注意：長(zhǎng)度縮短效應(yīng)只發(fā)生在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向上如上例中的X軸方向上，在Y軸方向上無(wú)長(zhǎng)度縮短效應(yīng)動(dòng)尺變短（空間收縮效應(yīng)）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.2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀37S′O′X2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀85檢測(cè)題

有關(guān)科學(xué)家和涉及的事實(shí)，正確的說(shuō)法是

A．哥白尼創(chuàng)立了日心說(shuō)

B．伽利略發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律

C.惠更斯解決了彈性碰撞問(wèn)題

D．愛(ài)因斯坦提出了量子論(AC)2022/11/22經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀38檢測(cè)題2022/11/23經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)時(shí)空觀86檢測(cè)題

一列火車(chē)以速度v相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)．如果地面上