高中物理 第六章 經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 6.2 狹義相對(duì)論的基本原理 6.3 愛(ài)因斯坦心目中的宇宙素材2 滬科版必修2

《高中物理 第六章 經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 6.2 狹義相對(duì)論的基本原理 6.3 愛(ài)因斯坦心目中的宇宙素材2 滬科版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第六章 經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理 6.2 狹義相對(duì)論的基本原理 6.3 愛(ài)因斯坦心目中的宇宙素材2 滬科版必修2（3頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 6.2 狹義相對(duì)論的基本原理 6.3 愛(ài)因斯坦心目中的宇宙課堂互動(dòng) 三點(diǎn)剖析 一、狹義相對(duì)論的兩條基本公設(shè) （1）相對(duì)性原理：物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式.在某個(gè)慣性系中，描述某個(gè)物理系統(tǒng)的某個(gè)物理過(guò)程的物理定律，在其他一切慣性系中對(duì)該系統(tǒng)該過(guò)程作出描述的物理定律皆保持不變.（2）光速不變?cè)恚涸谝磺袘T性參考系中，測(cè)量到的真空的光速c都一樣.在一切慣性系中觀測(cè)的真空中傳播的同一束光，不論沿任何方向，其速度大小都為c，與光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)S. 【例1】 一列很長(zhǎng)的火車(chē)在沿平直車(chē)道飛快地勻速行駛，車(chē)廂中央有一個(gè)光源發(fā)出了一個(gè)閃光，閃光照到車(chē)廂的前壁和后壁．對(duì)這兩個(gè)事件說(shuō)

2、法正確的是（ ） A．車(chē)上的觀察者認(rèn)為兩個(gè)事件是同時(shí)的 B．車(chē)上的觀察者認(rèn)為光先到達(dá)后壁 C．地面上的觀察者認(rèn)為兩個(gè)事件是同時(shí)的 D．地面上的觀察者認(rèn)為光到達(dá)前壁的時(shí)刻晚些 解析：因?yàn)檐?chē)廂是個(gè)慣性系，光向前、后傳播的速度相同，光源又在車(chē)廂的中央，閃光當(dāng)然會(huì)同時(shí)到達(dá)前后兩壁，A對(duì)．地面上的觀察者認(rèn)為地面是一個(gè)慣性系，閃光向前、后傳播的速度對(duì)地面也是相同的，但閃光飛向兩壁的過(guò)程中，車(chē)廂向前行進(jìn)了一段距離，所以向前的光傳播的路程長(zhǎng)些，到達(dá)前壁的時(shí)間也就晚些，故D也對(duì). 答案：AD 溫馨提示 時(shí)間間隔的相對(duì)性．時(shí)鐘相對(duì)于觀察者靜止時(shí)，走得快，即時(shí)間間隔變短；相對(duì)于觀察者運(yùn)

3、動(dòng)時(shí)觀察者會(huì)看到它變慢，即時(shí)間間隔變長(zhǎng)，也可說(shuō)成運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢．生活中的速度都太小，同時(shí)的相對(duì)性覺(jué)察不到，體現(xiàn)了經(jīng)典力學(xué)的特點(diǎn)，錯(cuò)選C. 二、相對(duì)論時(shí)空觀的理解 1．時(shí)間延緩效應(yīng) 假設(shè)一列很長(zhǎng)的火車(chē)在沿平直軌道飛快地勻速行駛，車(chē)廂中央有一個(gè)光源發(fā)出了一個(gè)閃光，閃光照到了車(chē)廂的前壁和后壁.車(chē)上的觀察者認(rèn)為兩個(gè)事件是同時(shí)的，在他看來(lái)這很好解釋?zhuān)驗(yàn)檐?chē)廂是慣性系，光向前、向后傳播的速度相同，光源又在車(chē)廂的中央，閃光當(dāng)然會(huì)同時(shí)到達(dá)前后兩壁.車(chē)下的觀察者則不以為然，他觀測(cè)到，閃光先到達(dá)后壁，后到達(dá)前壁.他的解釋是：地面也是一個(gè)慣性系，閃光向前、向后傳播的速度對(duì)地面也是相同的，但是在閃光飛向

4、兩壁的過(guò)程中，車(chē)廂向前行駛了一段距離，所以向前的光傳播的路程長(zhǎng)些，到達(dá)車(chē)廂前壁的時(shí)刻也就晚些，這兩個(gè)事件不同時(shí). 2．運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢 假設(shè)車(chē)廂地板上有一個(gè)光源，發(fā)出一個(gè)閃光.對(duì)于車(chē)上的觀察者來(lái)說(shuō)，閃光到達(dá)光源正上方h高處的小鏡后被反射，回到光源位置，往返所用的時(shí)間為Δt′；對(duì)于地面上的觀察者來(lái)說(shuō)，情況有所不同.從地面上看，在光的傳播過(guò)程中，火車(chē)向前運(yùn)動(dòng)了一段距離，因此被小鏡反射后又被光源接收的閃光路徑是沿折線的，所用時(shí)間為Δt，則有Δt=，因?yàn)榉帜钢?-()2＜1，所以總有Δt＞Δt′. 3．運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度縮短 一個(gè)物體相對(duì)于觀察者靜止時(shí)，它的長(zhǎng)度測(cè)量值最大；相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)

5、，觀察者在運(yùn)動(dòng)方向上觀測(cè)，它的長(zhǎng)度要縮短，速度越快，縮得越短，即l=l0，因?yàn)?-()2＜1，所以有l(wèi)＜l0. 4．物體質(zhì)量隨速度的增加而增大：當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無(wú)窮大.如果物體的運(yùn)動(dòng)速度比光速小很多，物體運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量和物體靜止時(shí)的質(zhì)量相等.關(guān)系式：m=. 5．質(zhì)能關(guān)系 愛(ài)因斯坦著名的質(zhì)能關(guān)系式是：E=mc2，當(dāng)物質(zhì)的質(zhì)量減少或增加時(shí)，必然伴隨著能量的增加或減少.如果用Δm表示物體質(zhì)量的變化，ΔE表示能量的變化量，那么它們的關(guān)系可以表示為ΔE=Δmc2. 【例2】 一列火車(chē)以速度v相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)，如果地面上的人測(cè)得某光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車(chē)廂的前壁和后壁，那么按照火車(chē)上人

6、的測(cè)量，閃光先到達(dá)前壁還是先到達(dá)后壁？火車(chē)上的人怎樣解釋自己的測(cè)量結(jié)果？ 答案：火車(chē)上的人測(cè)得，閃光先到達(dá)前壁.由于地面上的人測(cè)得閃光同時(shí)到達(dá)前后壁，而在光向前后兩壁傳播的過(guò)程中，火車(chē)要相對(duì)于地面向前運(yùn)動(dòng)一段距離，所以光源發(fā)光的位置一定離前壁較近，這個(gè)事實(shí)對(duì)于車(chē)上、車(chē)下的人都是一樣的.在車(chē)上的人看來(lái)，既然發(fā)光點(diǎn)離前壁較近，各個(gè)方向的光速又是一樣的，當(dāng)然閃光先到達(dá)前壁. 各個(gè)擊破 類(lèi)題演練 1 如圖6-3-1所示，地面上A、B兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生，對(duì)于坐在火箭中沿兩個(gè)事件發(fā)生地點(diǎn)連線飛行的人來(lái)說(shuō)，哪個(gè)事件先發(fā)生？ 圖6-3-1 解析：可以設(shè)想在事件A、B發(fā)生時(shí)，A、B處各發(fā)出

7、一個(gè)閃光.然后將“兩閃光相遇”作為一個(gè)事件，發(fā)生在線段AB的中點(diǎn)，這在不同參考系中看都是一樣的.“相遇在中點(diǎn)”這個(gè)現(xiàn)象在地面參考系中很容易解釋?zhuān)簝蓚€(gè)閃光同時(shí)發(fā)出，兩個(gè)閃光傳播的速度一樣，當(dāng)然在線段的中點(diǎn)相遇.火箭上的人則有如下的推理：地面在向火箭方向運(yùn)動(dòng)，從閃光發(fā)出到兩閃光相撞，線段中點(diǎn)向火箭的方向運(yùn)動(dòng)了一段距離.因此閃光B傳播的距離比閃光A長(zhǎng)些，既然兩個(gè)閃光的光速相同，一定是閃光B發(fā)出的早些. 答案：B事件先發(fā)生 變式提升 1 在沿直線勻速高速行駛汽車(chē)的地板上，有一個(gè)光源，發(fā)出了一個(gè)閃光，閃光到達(dá)光源正上方h高處的小鏡后被反射回到光源位置，往返所用的時(shí)間為Δt．則下列說(shuō)法正確的

8、是（ ） A．車(chē)上的人認(rèn)為時(shí)間為Δt＝2h／c B．車(chē)上的人認(rèn)為時(shí)間為Δt＞2h／c C．地上的人認(rèn)為時(shí)間為Δt＞2h／c D．地上的人認(rèn)為時(shí)間為Δt＝2h／c 解析：車(chē)上的人認(rèn)為閃光沿豎直方向到達(dá)小鏡又沿豎直方向被反射，所以A對(duì)．車(chē)下的人認(rèn)為被接收的反射光是沿斜線傳播的，故路程較遠(yuǎn)，而光速又不變，時(shí)間較長(zhǎng)，C對(duì)． 答案：AC 類(lèi)題演練 2 一個(gè)桿沿著車(chē)廂運(yùn)動(dòng)的方向固定在火車(chē)上，和車(chē)一起運(yùn)動(dòng)．在火車(chē)上的人看來(lái)，桿是靜止的，測(cè)得桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，地面上的人認(rèn)為車(chē)是運(yùn)動(dòng)的，測(cè)得桿長(zhǎng)為L(zhǎng)′.則下列說(shuō)法中正確的是……（ ） A．地面上的人與車(chē)上的人測(cè)得桿長(zhǎng)相等，即L＝L′

9、 B．地面上的人與車(chē)上的人測(cè)得桿長(zhǎng)不相等，即L＞L′ C．地面上的人與車(chē)上的人測(cè)得桿長(zhǎng)不相等，即L＜L′ D．測(cè)得的長(zhǎng)度無(wú)法比較 解析：在火車(chē)上的人看來(lái)，桿是靜止的，地面上的人看到桿在運(yùn)動(dòng)，因動(dòng)桿變短，故地面上的人測(cè)得的長(zhǎng)度較小． 答案：B 變式提升 2 如圖6-3-2所示，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、vC朝同一方向飛行，且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？ 圖6-3-2 解析：地面上的觀察者認(rèn)為C鐘走得最慢，因?yàn)樗鄬?duì)于觀察者的速度最大.根據(jù)公式Δt=可知，相對(duì)于觀察者的速度v越大，其上的時(shí)間進(jìn)程越慢.地面時(shí)鐘v＝0，它所記錄的兩事件的時(shí)間間隔最大，即地面時(shí)鐘走得最快. 答案：C鐘走得最慢；A鐘走得最快. 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375