第15章 第1、2节　相对论的诞生 时间和空间的相对性.ppt

学案一　经典相对性原理与狭义　 相对论的两个基本假设 学案二　时间和空间的相对性 1．经典的相对性原理 (1)惯性系：____________定律在其中能够成立的参考系．相对一个惯性系做____________运动的另一个参考系也是惯性系． (2)伽利略相对性原理：________规律在任何________系中都是相同的． 2．狭义相对论的两个基本假设 (1)实验基础：不论光源与观测者做怎样的相对运动，光相对于观察者的速度都是________． (2)两个基本假设 经典的相对性原理和狭义相对性原理的区别 经典的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． 对于经典相对性原理来说，参考系中的坐标单位与参考系的运动无关，参考系中的时间与参考系的运动无关．其速度合成规律应满足v＝v′＋u，v′是某个惯性系相对另一个惯性系的速度．u是物体相对于某个惯性系的速度，那么，物体相对另一个惯性系的速度为v＝v′＋u.以此类推，若u是光速c，则在某个惯性系的光速相对于另一个惯性系的速度为v＝v′＋c，那么，光速可以变大或变小(在真空中)． 而狭义相对论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． 对于狭义相对论的相对性原理来说，力学规律对惯性系来说都是相同的，但是光速是不变的．由于光速是不变的，造成了与经典理论一些不同的结论．这些结论在低速世界里是不易搞清的，但从天体的物理现象中却得到了证实． 【训练】 1．在不同的惯性系中，属于狭义相对论基本假设的是 (　　) 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：狭义相对论基本假设为：一是在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；二是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理，由此可知选项A属于狭义相对论基本假设，故选项A正确，选项B、C、D错误． 答案：A 2．(多选)关于时间和空间，在学习狭义相对论后我们应认识到(　　) A．因为时间是绝对的，所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的 B．空间与时间之间是没有联系的 C．有物质才有空间和时间 D．在一个确定的参考系中观察，运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关 解析：经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的，是绝对的，空间与时间之间也是没有联系的．在相对论力学中，时间和空间是和物质的运动相联系的．只有在物质存在时才有空间和时间的概念，时间和空间是相互联系且是相对的． 答案：CD 3．(多选)根据你的理解，你认为下列哪些观点是正确的 (　　) A．在经典力学中，物体的质量是不随物体运动状态而改变的 B．以牛顿运动定律为基础的经典力学理论具有局限性，它只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界 C．相对论与量子力学的出现否定了经典力学理论 D．伽利略的“自然数学化”的方法和牛顿的“归纳演绎法”是经典力学方法的典型 答案：ABD 4．(多选)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 答案：AC 1．“同时”的相对性 (1)经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一惯性系中观察也是________的． (2)相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一惯性系中观察____________的． 2．“长度”的相对性 (1)经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做___________而不同． (2)相对论的时空观：“长度”也具有相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度___．在垂直于运动方向上，杆的长度___________． (3)相对论中杆的长度公式：_________________，式中l0是静止时杆的长度，l是以速度v沿杆的长度方向运动的杆的长度． 3．时间间隔的相对性 (1)经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们的时间间隔总是________的． (2)相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是________，惯性系的速度越大，惯性系中的物理过程进行得________．非但如此，惯性系中的一切物理过程都________了． (3)相对时间间隔公式：___