相对论中的神奇时空课件（31张PPT）高中物理（鲁科版2019必修第二册）.pptxVIP

5.2相对论中的神奇时空;;狭义相对论;;经典时空观：;;时间延缓效应;（1）为什么会“运动的时钟”变慢了？

一个物理过程经历的时间，在不同的参考系中，测量不一定相同。与之相静止的参考系测得的时间最短，称为固有时；与之有相对运动的参考系测得的时间变长，相对速度越大，时间延缓效应越明显。

（2）这种现象说明了什么？

不能脱离物体的运动来理解时间。

（3）这两个时间有什么关系？

（4）经典物理学的结论还准确么？

在宏观低速问题中，这种时间延缓效应完全可以忽略，对经典物理学的研究不造成影响。;;经典时空观：;O′;固有长度（原长）最长

固有时间（原时）最短;;质能关系;质速关系;在微观粒子的实验中，粒子的速率会达到接近光速的程度，这时质量随速率的改变就很明显了。例如v=0.98c时，此时电子的质量是

;;在非惯性参考系中看到的光线是弯曲的！;广义相对论;【答案】C时钟走最慢，A走最快。;例2.有一对孪生兄弟，在20岁时，哥哥从地球出发乘飞船运行10年后，哥俩的年龄各是多少？（已知飞船速度）;孪生子祥缪twinparadox;由动钟变慢产生了“孪生子佯谬”。这个问题的关键是周游天外的哥要回到出发点。倘若哥的飞船仅仅作匀速直线运动，是办不到这一点的。哥的飞行路线必然是有来有去，或是转一个圈子；在此在弟看来，哥是在作有速度变化的运动，当然，在哥看来，弟相对于他也在作变速运动。按照动钟变慢的理论，弟看飞船钟变慢，哥看地球钟变慢这种对称性，只有当弟和哥之间的相对运动是匀速直线运动时才能保持。一旦出现了变速的相对运动，就不能使用这个对称性了。即这种情况超出狭义相对论的理论范围,按照广义相对论来讨论,这种现象是能够发生的。;1971年美国科学家将精确度极高的铯原子钟放在飞机上,沿赤道向东和向西绕地球一周,回到原处后,分别比静止在地面上的钟慢59纳秒和快273纳秒(1纳秒等于10-9秒)。因为地球以一定的角速度从西往东转,地面不是惯性系,而从地心指向太阳的参考系是惯性系。飞机的速度总是小于太阳的速度,无论向东还是向西,它相对于惯性系都是向东转的,只是前者转速大,后者转速小,而地面上的钟转速介于二者之间。上述实验表明,相对于惯性系转速愈大的钟走得愈慢,这和孪生子问题所预期的效应是一致的。上述实验结果与广义相对论的理论计算比较,在实验误差范围内相符。因而,我们今天不应再说“孪生子佯谬”而应改称孪生子效应了。;例3.(多选)一列很长的火车在沿平直车道飞快地匀速行驶，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到车厢的前壁和后壁。对这两个事件说法正确的是()

A.车上的观察者认为两个事件是同时的

B.车上的观察者认为光先到达后壁

C.地面上的观察者认为两个事件是同时的

D.地面上的观察者认为光到达前壁的时刻晚些;例4.在一个飞船上测得船的长度为100m，高度为10m，当飞船以0.60c的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船的高度和长度各为多少？;例5.如果真空中的光速为c＝3×108m/s，当一个物体的运动速度为v1＝2.4×108m/s时，质量为3kg，当它的速度为v2＝1.8×108m/s时，质量为多少？

思路探究

(1)在高速运动问题中，物体的质量还是恒定不变的吗？

(2)相对论中，物体的质量与速度的关系式：m＝______。;