1、-1-第六章 相对论-2-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假设-3-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 目标导航 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演练 DIANLITOUXI典例透析 1.了解经典时空观对时间和空间的认识,了解伽利略相对性原理及其速度变换公式.2.了解狭义相对论的两个基本假设,体会相对论的建立对人类认识世界的影响.-4-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYA
2、NLIAN随堂演练 DIANLITOUXI典例透析 目标导航 1.伽利略相对性原理(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:在任何惯性参考系中,力学规律都是一样的,都可以用牛顿定律来描述,这一结论称为伽利略相对性原理.2.经典时空观 不论观测者和被观测的客观事物处于什么样的运动状态,对时间和空间的量度结果总是一样的,或者说,不论在哪一个参考系中来观测,测量结果是不变的、绝对的,而且时间和空间是相互独立、互不相干的.-5-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHIS
3、HISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演练 DIANLITOUXI典例透析 目标导航 3.伽利略速度变换 同向:v=u+v 反向:v=u-v 4.狭义相对论的两个基本假设(1)爱因斯坦相对性原理:对不同的惯性系,物理规律(包括力学的和电磁的)都是一样的,这一结论称为爱因斯坦相对性原理.(2)光速不变原理:真空中的光速在任何惯性参考系中都是相等的.-6-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演练 DIANLITOUXI
4、典例透析 目标导航 探究一 探究二 对两个相对性原理的认识(1)伽利略相对性原理:伽利略相对性原理指的是力学现象对一切惯性系来说,都遵从同样的规律;或者说,在研究力学规律时,一切惯性系都是等价的、平权的.因此无法借助力学实验的手段确定惯性系自身的运动状态.(2)狭义相对性原理:狭义相对性原理指的是物理规律在所有惯性系中都是相同的,因此各个惯性系都是等价的,不存在特殊的、绝对的惯性系.因此狭义相对论原理所指范围更大,内容更丰富.-7-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演
5、练 DIANLITOUXI典例透析 目标导航 探究一 探究二 对光速不变原理的认识 我们经常讲速度是相对的,参考系选取不同,速度的值也不同,这是经典力学中速度的概念.但是,1887年麦克尔孙莫雷实验中证明的结论是:不论取什么样的参考系,光速都是一样的,也就是说光速的大小与选取的参考系无关.光的速度是从麦克斯韦方程组中推导出来的,它没有任何前提条件,所以这个速度不是指相对某个参考系的速度.-8-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演练 DIANLITOUXI典例透析 目标
6、导航【例题1】如图所示,在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m=5 kg的小球,正随车厢一起以 20 m/s 的速度匀速前进.现在给小球一个水平向前的F=5 N的拉力作用,则经过10 s时,车厢里的观察者和地面的观察者看到小球的速度分别是多少?点拨:-9-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演练 DIANLITOUXI典例透析 目标导航 解析:对车上的观察者:物体的初速v0=0,加速度 a=1 m/s2,10 s时速度v1=at=10 m/s.对地上的观察者:根据伽利略
7、速度变换公式:v2=v1+v0=(10+20)m/s=30 m/s.答案:10 m/s 30 m/s 反思对于不同的惯性系,虽然观察到的结果并不相同,但力学规律在任何惯性系中都是相同的.-10-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演练 DIANLITOUXI典例透析 目标导航【例题2】如图所示,强强乘速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5c,强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到该光束传播速度为()A.0.4c B.0.5c C
8、.0.9c D.1.0c 解析:根据爱因斯坦的狭义相对论,在一切惯性系中,光在真空中的传播速度都等于c,所以选项D正确.答案:D 反思对于高速(参考光速)运动的物体,伽利略速度合成法则不再适用,光速在任何惯性系中都是不变的.-11-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演练 DIANLITOUXI典例透析 目标导航 1 2 31关于狭义相对论的两个假设,下列说法正确的是()A.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的 B.在不同的惯性参考系中,力学规律都一样,电磁规律
9、不一样 C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 D.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的 解析:根据狭义相对论的两个基本假设,选项A、C正确.答案:AC-12-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演练 DIANLITOUXI典例透析 目标导航 1 2 32下列关于光速的说法正确的是()A.光速是速度的极限值 B.在不同的惯性参考系中,光速是相同的 C.在与光同向运动的惯性参考系中光速变小 D.在与光反向运动的惯性参考系中光速变大 解析:光速极限是狭义相对论
10、的两个假设之一,还没有得到证明,但与目前的观测结果十分吻合,所以我们认为它是正确的.答案:AB-13-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演练 DIANLITOUXI典例透析 目标导航 1 2 33关于经典力学的时空观与相对论的时空观,下列说法正确的是()A.在经典力学的时空观中,同时是绝对的,即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件,对另一个参考系中的观察者来说也是同时的 B.在相对论的时空观中,时间间隔是绝对的,即任何事件(或物体运动)所经历的时间,在不同
11、的参考系中测量都是相同的,而与参考系的选取无关 C.在经典力学的时空观中,空间距离是绝对的,即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点的距离是绝对不变的量值,而与参考系的选取无关 D.相对论的时空观就是一个绝对的时空观,时间与空间物体的运动无关-14-1.牛顿力学中运动的相对性 2.狭义相对论的两个基本假 设 ZHISHISHULI知识梳理 ZHONGNANJUJIAO重难聚焦 SUITANGYANLIAN随堂演练 DIANLITOUXI典例透析 目标导航 1 2 3解析:在经典力学的时空观中,同时是绝对的,选项A对;在相对论的时空观中,时间间隔是相对的,选项B错误;在经典力学的时空观中,空间距离是绝对的,选项C对;相对论的时空观是一个相对的时空观,选项D错误.答案:AC
