沪科版高中物理必修2《狭义相对论的基本原理（选学）》课件

《沪科版高中物理必修2《狭义相对论的基本原理（选学）》课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沪科版高中物理必修2《狭义相对论的基本原理（选学）》课件（22页珍藏版）》请在七七文库上搜索。

1、,目标定位,1.认识经典力学的适用范围和局限性.知道经典力学的时空观与相对论时空观之间的关系. 2.初步了解相对论时空观中的基本观点，了解狭义相对论.知道相对论对人类认识高速世界的影响.,学案2 狭义相对论的基本原理(选学),知识探究,自我检测,知识探究,一、经典力学的时空观 1.绝对时空观：经典力学的时空观. 观点：“绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远相同和不动的”，“绝对的真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性而均匀地与任何其他外界事物无关地流逝着.”,2.正确理解绝对时空观 (1)时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动无关，都是绝对的. (2)经典力学

2、的时空观认为，时间就其本质而言是永远均匀地流逝，与任何其他外界事物无关.空间就其本质而言是与外界任何事物无关，它从不运动，并且永远不变.,3.由绝对时空观得到的结论 (1)同时的绝对性 在一个惯性系中的观察者在某一时刻观测到两个事件，对另一个做匀速直线运动的惯性系中的观察者来说是同时发生的，即同时性与观察者的运动状态无关. (2)时间间隔的绝对性 任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系(或观察者)的运动无关.,(3)空间距离的绝对性 如果各个惯性系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点的距离也就有绝对不变的量值，而与惯性系的选择(或观察者的运动状态)无

3、关.,二、狭义相对论的基本公设 1.追光问题的思考 (1)经典力学时空观中的速度叠加原理： 例如，设河流中的水相对于河岸的速度为v水岸，船相对于水的速度为v船水，则在经典力学中，船相对于岸的速度为v船岸v船水v水岸(矢量和).,(2)爱因斯坦的困惑：如果我以光速追光波，将会看到什么？ 产生困惑的原因：如果认为观察者看到的是一个静止不前的电磁振荡，与直觉经验不符；而如果认为看到的是一个以一定速度行进的光，则违反了速度合成法则.,2.伽利略相对性原理 (1)惯性系 在经典力学中，牛顿运动定律是力学规律的基础，如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就叫做惯性系.相对于一个惯性系做匀速直线运动

4、的另一个参考系也是惯性系. (2)伽利略相对性原理 内容：力学规律在任何惯性系中都是相同的，也就是说，各个惯性系都是等价的.这个观点叫做伽利略相对性原理.,3.狭义相对论的两条基本公设 (1)两条基本公设的内容 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的.这个公设通常叫做爱因斯坦相对性原理. 在一切惯性系中，光在真空中传播的速度都等于c，跟光源的运动无关.,(2)对两条基本公设的理解 物体的位移、速度以及电场强度、磁感应强度等物理量有可能因为所选惯性参考系的不同而不同，但是它们所遵从的物理规律却是相同的.也就是说，在一切惯性参考系中物理规律的数学形式完全相同.,此公设与绝对时空观是矛盾的.

5、爱因斯坦由此提出了新的时空观，即时间不能绝对定义，时间与速度有关. 爱因斯坦的两条基本公设只涉及无加速运动的惯性系，由此建立的相对论通常叫做狭义相对论.,典例精析,一、经典力学的时空观的理解 例1 如图1所示，在列车车厢的光滑水平面 上有一个质量为m5 kg的小球，正随车厢一 起以20 m/s的速度匀速前进.现给小球施加一 个与车厢运动方向相同的F5 N的拉力，求经过10 s时，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少？,图1,解析 匀速运动的车厢和地面都是惯性系. 对车厢里的观察者：,10 s时速度：v1at10 m/s. 对地面上的观察者： 解法一 小球初速度v020 m/s

6、，,10 s时速度：v2v0at30 m/s. 解法二 根据速度合成法则，v2v1v0(1020) m/s30 m/s. 答案 10 m/s 30 m/s,二、伽利略相对性原理 例2 下面关于伽利略相对性原理的说法中，正确的是( ) A.力学规律在任何参考系中都是相同的 B.惯性系就是静止不动的参考系 C.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叫惯性系 D.力学规律在任何惯性系中都是相同的,解析 伽利略相对性原理指力学规律在所有惯性系中都是成立的，这里参考系是有条件的，即必须是惯性系，非惯性系是不适合的，因此选项A错误，选项D正确

7、. 惯性系并不仅指静止的参考系，相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系，因此选项B错误，选项C正确. 答案 CD,三、光速不变原理 例3 考虑以下四个问题：(1)如图2所示，参考系O相对于参考系O静止时，人看到的光速是多少？,图2,(2)参考系O相对于参考系O以速度v向右运动时，人看到的光速是多少？ (3)参考系O相对于参考系O以速度v向左运动时，人看到的光速是多少？ (4)根据狭义相对论理论，在上述三种情况下光速应该是多少？ 解析 根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是cv，第三种情况应是cv，而根据狭义相对论理论，光速是不变的，三种情况光速都应是c. 答案 (1)c (2)cv (3)cv (4)都是c,课堂要点小结,1.(狭义相对论的两条基本公设)爱因斯坦把人们看来相互矛盾的_和_作为他的狭义相对论的两条基本公设.,自我检测,1,2,相对性原理,光速不变原理,2.(光速不变原理)设某人在以速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是( ) A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是2c D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c 解析 根据光速不变原理可知选项D正确.,1,2,D,