高中物理 6.1《高速世界》課件 魯科版必修2

1、,,高速世界 ------相對論,,一、相對論概述,⊙ 相對論主要是關(guān)于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與時(shí)間空間關(guān)系的理論.其中局限于慣性參考系的理論稱為狹義相對論，推廣到一般參考系和包括引力場在內(nèi)的理論稱為廣義相對論.⊙ 提出原因：邁克爾孫—莫雷實(shí)驗(yàn)結(jié)論與經(jīng)典時(shí)空觀及衍生出的以太學(xué)說相違背.⊙ A.Einstein通過對電磁理論研究，意識(shí)到實(shí)驗(yàn)的困境是由于時(shí)空觀造成的.于是，他徹底拋棄“以太”的概念，提出相

2、對論的兩條基本假設(shè).基于這兩條基本原理，愛因斯坦建立了狹義相對論，把物理學(xué)推進(jìn)到高速領(lǐng)域.,二、經(jīng)典時(shí)空觀與相對論時(shí)空觀,● 經(jīng)典時(shí)空觀,時(shí)間和空間彼此獨(dú)立、互不關(guān)聯(lián)，且不受物質(zhì)或運(yùn)動(dòng)的影響,● 經(jīng)典時(shí)空觀的幾個(gè)基本結(jié)論：,① 同時(shí)的絕對性② 時(shí)間間隔的絕對性③ 空間距離的絕對性,二、經(jīng)典時(shí)空觀與相對論時(shí)空觀,● 相對論時(shí)空觀,1.狹義相對論的理論前提 ① 相對性原理 ——在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相

3、同的. ② 光速不變原理 ——不管在哪個(gè)慣性系中，測得的真空中的光速都相同.2.狹義相對論的基本結(jié)論,① 時(shí)間延緩效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢,二、經(jīng)典時(shí)空觀與相對論時(shí)空觀,② 長度收縮效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)的尺子縮短③ 質(zhì)速關(guān)系：物理質(zhì)量隨著速度的增大而增大④ 質(zhì)能關(guān)系：質(zhì)量和能量是物質(zhì)不可分離的屬性,【注意】只有高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，以上效應(yīng)才明顯,(1)時(shí)間延緩效應(yīng),(1)時(shí)間延緩效應(yīng),分析：在此過程中，車上的鐘走過的時(shí)間為

4、 ，稱固有時(shí).靜止在地面上的觀察者看來，由于列車在高速行駛測得該過程經(jīng)歷的時(shí)間為,設(shè)車廂高度為h，列車行駛速度為v,則,,,【例題】A、B、C是三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，A放在地面上，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，地面上的觀察者認(rèn)為哪個(gè)時(shí)鐘走得最慢？哪個(gè)走得最快？,※疑問解釋——運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢,【答案】C時(shí)鐘走最慢，A走最快。,(2)長度收縮效應(yīng),設(shè)一個(gè)一維物體，相對于它靜止的觀測者測其長度為ｌ

5、(靜止長度或固有長度)，該物體相對另一慣性系沿自身長度方向以勻速ν運(yùn)動(dòng)，則在此慣性系中的觀察者測該物體的長度為：,(3)質(zhì)速關(guān)系,當(dāng)物體在所處的慣性系靜止時(shí)，它具有最小的質(zhì)量m0,這個(gè)質(zhì)量叫靜止質(zhì)量.若物體以速度ν相對某慣性系運(yùn)動(dòng)時(shí)，在這個(gè)慣性系觀測它的質(zhì)量為：,表明：,,(3)質(zhì)速關(guān)系,高速運(yùn)動(dòng)的物體其質(zhì)量測得值會(huì)非常大，并隨著速度趨于光速c而無限增大.,但事實(shí)告訴我們，一個(gè)真實(shí)的物體質(zhì)量是確定值、有限大,結(jié)論： 一個(gè)真實(shí)的、靜止質(zhì)

6、量不為零的物體，相對任何慣性的運(yùn)動(dòng)速度都不可能達(dá)到或超過光速c.,(4)質(zhì)能關(guān)系,按照相對論及基本力學(xué)定律可推導(dǎo)出質(zhì)量和能量具有如下關(guān)系：,------著名的質(zhì)能關(guān)系式,說明：,（1）質(zhì)量和能量是物質(zhì)不可分離的屬性；,（2）能量變化量和質(zhì)量變化量關(guān)系式為：,,,（3）任何靜質(zhì)量不為零的物體都貯存著巨大的能量：,三、課堂小結(jié),通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，大家初步了解了經(jīng)典時(shí)空觀和相對論時(shí)空觀，知道了相對論對人類認(rèn)識(shí)世界的影響，也知道了愛因斯坦等物理