新课标2012届高考物理总复习配套课件14-2课时2 相对论简介.ppt

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1、课时2　相对论简介知识点一狭义相对论的基本假设——知识回顾——1．经典相对性原理(1)惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系，相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系．(2)伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是．相同的2．狭义相对论的两个基本假设(1)爱因斯坦相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是．(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是．相同的相同的——要点深化——1．惯性系和非惯性系的区别牛顿运动定律能够成立的参考系叫惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系就是惯性系

2、．牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系．例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察路边的树木房屋向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立．这里加速的车厢就是非惯性系．2．伽利略相对性原理的其他表述：(1)在一个惯性参考系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对于另一个惯性参考系做匀速直线运动．(2)任何惯性系都是平权的．3．光速是极限速度根据麦克斯韦的电磁场理论可以直接得到真空中电磁波的速度是光速c.那么此速度相对于哪个参考系？如果它相对于参考系S是正确的，另外还有一个参考

3、系S′，S′相对于S以速度v运动，若依据速度合成法则，光相对于S′的速度应是c－v，或者是c＋v，而不是c，若是c＋v，这不是就存在“超光速”了？事实上由相对论可知，光速为极限速度，是不变的，因此伽利略速度合成法则在这里是不适用的．——基础自测——(2010·北京高考)属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中(　　)A．真空中光速不变　　　　B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比解析：由爱因斯坦狭义相对论基本假设可知选项A正确．答案：A知识点二狭义相对论的时空观——知识回顾——1．时间的相对性(1)同时的相对性：

4、在一个惯性参考系中“同时”发生的两个事件，在另一个惯性参考系中可能是不同时的，即同时是相对的．(2)时间间隔的相对性：当从地面观察以速度v前进的火车时，车上的时间进程变慢了，不仅时间变慢了，物理、化学过程和生命的过程都变慢了．这称为时间膨胀．2．空间的相对性(1)长度的相对性：相对地面以速度v运动的物体，从地面上看，沿着运动方向上的长度变短了，速度越大，变短的越多．——要点深化——1．经典物理学时空观与相对论时空观的区别经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间是没有联系的．而相对论则认为空间和时间与物质的运动状态有关

5、．在一个确定的参考系中观察，运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关．相对论更具有普遍性，经典物理学时空观是相对论在低速运动时的特例．2．“同时”的相对性理解狭义相对论的时空观认为：同时是相对的，即在一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中不一定是同时的．用爱因斯坦列车加以说明：如图1所示，火车以v匀速直线运动，车厢中央有一闪光灯发出光信号，光信号到车厢前壁为事件1，到后壁为事件2；地面为S系，列车为S′系．图1在S′系中，A以速度v向光接近，B以速度v离开光，事件1与事件2同时发生．在S系中

6、，光信号相对车厢的速度v1′＝c－v，v2′＝c＋v，事件1与事件2不是同时发生．即S′系中同时发生的两个事件，在S系中观察却不是同时发生的．因此，“同时”具有相对性．(1)观察运动的物体其长度要收缩，收缩只出现在运动方向．固有长度值最大．如图2所示．图2(2)低速空间相对论效应可忽略．(3)长度收缩是相对的，K系认为静止在K′系中的尺收缩，反之，K′系认为静止在K系中的尺收缩．——基础自测——长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方向长度缩短了．一艘宇宙飞船的船身长度为L0＝90m，相对地面以u＝0.8c的速度在一观测站的上空飞

7、过．(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？答案：(1)2.25×10－7s'(2)3.75×10－7s答案：AD题型一狭义相对性原理的应用[例1]如图3所示，设惯性系K′相对于惯性系K以匀速v＝c/3沿x轴方向运动．在K′系的x′y′平面内静止一长为5m、并与x′轴成30°角的杆．试问：在K系中观察到此杆的长度和杆与x轴的夹角为多大？图3　　图4[解析]如图4.在K′系中，杆在x′、y′轴上的投影L′x、L′y分别为L′x＝L′·cosα′，L′y＝L′sinα′.式中，L′为K′

8、系中测得的杆长，即固有长度；α′为杆与x′轴的夹角．由于K和K′系仅在x轴方向有相对运动，故在K系中，杆在x轴方向的投影Lx有收缩，而在y轴方向的投影