高二物理时间和空间的相对性狭义相对论的其他结论广义相对论简介

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1、时间和空间的相对性在经典物理家的头脑中，如果两个事件在一个参考系中看来是同时的，在另一个参考系中看来也一定是同时的，但是如果接受爱因斯坦的两个假设，我们会得出“同时是相对的”这样一个结论。同时是相对的一、“同时”的相对性一、“同时”的相对性车厢上的人和地面上的人看到车厢中间灯光到达前后车厢的先后是不一样的。车上的观察者认为光同时到达车厢的前后两壁。站台上的观察者认为光先到车厢后壁后到前壁。一、“同时”的相对性【思考与讨论】（课本P99）【思考与讨论】1.对于运动的火车上同时发生的两个事件，对于

2、地面就不是同时的。关键：在各个参考系中光速都为c2.地面上同时发生的两个事件，对于运动的火车也不是同时的。关键：相对运动（课本P99）【结论】二、长度的相对性二、长度的相对性车上的人测得杆的长度：地面的人测得杆的长度：二、长度的相对性车上的人测得杆的长度：地面的人测得杆的长度：SOYYOSAlBXXx1动尺变短（空间收缩效应）【注意】长度缩短效应只发生在相对运动的方向上。如上例中的X轴方向上，在Y轴方向上无长度缩短效应。SOYYOSAlBXXx1动尺变短（空间收缩效应）【

3、结论】一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小。斐克小伙剑术精，出刺迅捷如流星，由于空间收缩性，长剑变成小铁钉。三、时间间隔的相对性在站台上看运动火车上的钟在火车上看运动站台上的钟高速运行的列车上，由车厢底部发出的闪光，对于车上的人来说，闪光是在竖直方向反射的，而车厢外的人认为被接收的反射光是沿斜线传播的。由光速不变原理便得到不同的时间间隔。高速运行的列车上，由车厢底部发出的闪光，对于车上的人来说，闪光是在竖直方向反射的，而车厢外的人认为被接收的反射光是沿斜线传播的。对于

4、车厢内的人：对于车厢内的人：对于车厢内的人：对于车厢外的人：对于车厢内的人：对于车厢外的人：对于车厢内的人：对于车厢外的人：对于车厢内的人：对于车厢外的人：h对于车厢内的人：对于车厢外的人：h对于车厢内的人：对于车厢外的人：h相对速度与动钟延缓效应（=1s）v（米/秒）0.1c=3×1070.5c0.8c0.9c0.99c0.999c0.9998cT（秒）1.011.151.672.297.122.450四、时空相对性的实验验证1971年，科学家将铯原子钟放在喷气式飞机中作环球飞行，然后与地面的基准

5、钟对照。实验结果与理论预言符合的很好。这是相对论的第一次宏观验证。早在1941年，科学家通过对宇宙线的观测证实了相对论的结论，美国科学家罗西和霍尔在不同高度统计了宇宙线中子的数量，结果与相对论预言完全一致。当两个参考系的相对速度可与光速相比时，时间与空间的相对性才比较明显。狭义相对论的结论已经完全得到证实，实际上它已经成为微观粒子研究的基础之一。五、相对论的时空观牛顿物理学的绝对时空观：物理学的空间与时间是绝对分离没有联系的，脱离物质而单独存在，与物质的运动无关。而相对论认为：

6、有物质才有时间和空间，空间和时间与物体的运动状态有关。人类对于空间、时间更进一步的认识而形成的新的时空观，是建立在新的实验事实和相关结论与传统观念不一致的矛盾基础上，不断发展、不断完善起来的。一、伽利略相对性原理力学规律在任何惯性系中都是相同的。二、相对性原理与电磁规律发生矛盾三、狭义相对论的两个基本假设1.狭义相对性原理在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的。2.光速不变原理真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。小结小结一、“同时”是相对的二、

7、长度的相对性三、时间间隔的相对性狭义相对论的其他结论一、狭义相对论的两点假设：复习一、狭义相对论的两点假设：1.狭义相对性原理在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的。2.光速不变原理真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。复习二、由狭义相对论推出的几个结论1.“同时”的相对性2.动尺变短3.动钟变慢一、相对论的速度变换公式车对地的速度为v，人对车的速度为u地面上的人看到车上人相对地面的速度为：v一、相对论的速度变换公式车对地的速度为v，人对车的速度为

8、u地面上的人看到车上人相对地面的速度为：v如果车上人运动方向与火车运动方向相反，则u取负值。【思考与讨论】（课本P105）二、相对论质量二、相对论质量物体的运动速度不能无限增加，那么物体的质量是否随着速度而变化？二、相对论质量物体的运动速度不能无限增加，那么物体的质量是否随着速度而变化？严格的论证表明，物体高速（与光速相比）运动时的质量与它静止时的质量之间有下面的关系：二、相对论质量物体的运动速度不能无限增加，那么物体的质