物理 第五章 经典力学与物理学的革命 第2节 经典时空观与相对论时空观 粤教版必修2 .ppt

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1、第二节第二节 经典时空观与相对论时经典时空观与相对论时空观空观第二节第二节第二节第二节 经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观一一一一.经典时空观经典时空观经典时空观经典时空观1.1.惯性参考系：惯性参考系：惯性参考系：惯性参考系：凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。2.2.伽利略相对性原理伽利略相对性原理伽利略相对性原理伽利略相对性原理对于所有的惯性系，力学规律都是相同的。对于所有的惯性系，力学规律都是相同的。3.3.经典时空观（绝对时空观）经典时空观（绝对时空观

2、）经典时空观（绝对时空观）经典时空观（绝对时空观）时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响。时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响。4.4.经典力学的几个基本结论经典力学的几个基本结论经典力学的几个基本结论经典力学的几个基本结论 同时的绝对性同时的绝对性 时间间隔的绝对性时间间隔的绝对性 空间距离的绝对性空间距离的绝对性第二节第二节第二节第二节 经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观二二二二.相对论时空观相对论时空观相对论时空观相对论时空观1.1.狭义相对论的理论前提狭义相对论的理论前提狭义相对论的理论前提狭义

3、相对论的理论前提 相对性原理相对性原理相对性原理相对性原理 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。光速不变原理光速不变原理光速不变原理光速不变原理 不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都相同。不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都相同。2.2.狭义相对论的基本结论狭义相对论的基本结论狭义相对论的基本结论狭义相对论的基本结论“同时同时”的相对性的相对性运动的时钟变慢运动的时钟变慢运动的尺子缩短运动的尺子缩短物体质量随速度的增大而增大。物体质量随速度的增大而增大。【注意注意注意注意】只有高速运动时，以上效应才明显。只有高速运动时，以上效应才

4、明显。第二节第二节第二节第二节 经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观三三三三.两种时空观的对比较两种时空观的对比较两种时空观的对比较两种时空观的对比较经典时空观经典时空观经典时空观经典时空观相对论时空观相对论时空观相对论时空观相对论时空观主要主要主要主要结论结论结论结论同时的绝对性同时的绝对性同时的相对性同时的相对性时间间隔的绝对性时间间隔的绝对性运动的时钟变慢运动的时钟变慢空间距离的绝对性空间距离的绝对性运动的尺子变短运动的尺子变短质量不变质量不变质量随速度的增大而增大质量随速度的增大而增大主要主要主要主要内容内容内容内容时间和空间

5、彼此独立、互时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运不关联，且不受物质或运动的影响。动的影响。时间和空间相互关联，质时间和空间相互关联，质量随物体的运动状态的改量随物体的运动状态的改变而改变。变而改变。第二节第二节第二节第二节 经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观【例题例题例题例题】地面上地面上A、B两个事件同时发生，对于坐在火箭中两个事件同时发生，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说沿两个事件发生地点连线飞行的人来说(如图所示如图所示)，哪个事，哪个事件先发生件先发生?【答案答案答案答案】B B事件先发生。事件先发生

6、。事件先发生。事件先发生。第二节第二节第二节第二节 经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观【例例例例题题题题】A、B、C是是三三个个完完全全相相同同的的时时钟钟，A放放在在地地面面上上，B、C分分别别放放在在两两个个火火箭箭上上，以以速速度度vB和和vC朝朝同同一一方方向向飞飞行行，vBvC，地地面面上上的的观观察察者者认认为为哪哪个个时时钟钟走走得得最最慢慢？哪哪个个走走得得最最快？快？【答案答案答案答案】C C时钟走得最慢，时钟走得最慢，时钟走得最慢，时钟走得最慢，A A走得最快。走得最快。走得最快。走得最快。第二节第二节第二节第二

7、节 经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观【例例例例题题题题】一一列列火火车车以以速速度度v相相对对地地面面运运动动。如如果果地地面面上上的的人人 测测得得：某某光光源源发发出出的的闪闪光光同同时时到到达达车车厢厢的的前前壁壁和和后后壁壁，那那么么按按照照火火车车上上人人的的测测量量，闪闪光光先先到到达达前前壁壁还还是是后后壁壁？火火车车上的人怎样解释自己的测量结果？上的人怎样解释自己的测量结果？【解答解答解答解答】火车上的人测得：闪光先到达前壁。火车上的人测得：闪光先到达前壁。火车上的人测得：闪光先到达前壁。火车上的人测得：闪光先到达

8、前壁。如图，由于地面人测得闪光同时如图，由于地面人测得闪光同时到达前后两壁，而在光向前后两壁传到达前后两壁，而在光向前后两壁传播的过程中，火车要相对于地面向前播的过程中，火车要相对于地面向前运动一段距离，所以光源发光的位置运动一段距离，所以光源发光的位置一定离前壁较近，这个事实对于车上、一定离前壁较近，这个事实对于车上、车下的人都是一样的。在车上的人看车下的人都是一样的。在车上的人看来，既然发光点离前壁较近，各个方来，既然发光点离前壁较近，各个方向的光速又是一样的，当然闪光先到向的光速又是一样的，当然闪光先到达前壁。达前壁。第二节第二节第二节第二节 经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观经典时空观与相对论时空观【例例例例题题题题】以以8km/s的的速速度度运运行行的的人人造造卫卫星星上上一一只只完完好好的的手手表表走走过过了了1mim，地地面面上上的的人人认认为为它它走走过过这这1mim“实实际际”上花了多少时间？上花了多少时间？【答案答案答案答案】疑问解释疑问解释疑问解释疑问解释同时的同时的同时的同时的“相对性相对性相对性相对性”疑问解释疑问解释疑问解释疑问解释运动的时钟变慢运动的时钟变慢运动的时钟变慢运动的时钟变慢疑问解释疑问解释疑问解释疑问解释运动的尺子缩短运动的尺子缩短运动的尺子缩短运动的尺子缩短