《高中物理 第六章 經典力學與現(xiàn)代物理 6.2 狹義相對論的基本原理 6.3 愛因斯坦心目中的宇宙素材2 滬科版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第六章 經典力學與現(xiàn)代物理 6.2 狹義相對論的基本原理 6.3 愛因斯坦心目中的宇宙素材2 滬科版必修2（3頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 6.2 狹義相對論的基本原理 6.3 愛因斯坦心目中的宇宙課堂互動 三點剖析 一、狹義相對論的兩條基本公設 （1）相對性原理：物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式.在某個慣性系中，描述某個物理系統(tǒng)的某個物理過程的物理定律，在其他一切慣性系中對該系統(tǒng)該過程作出描述的物理定律皆保持不變.（2）光速不變原理：在一切慣性參考系中，測量到的真空的光速c都一樣.在一切慣性系中觀測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動無S. 【例1】 一列很長的火車在沿平直車道飛快地勻速行駛，車廂中央有一個光源發(fā)出了一個閃光，閃光照到車廂的前壁和后壁．對這兩個事件說

2、法正確的是（ ） A．車上的觀察者認為兩個事件是同時的 B．車上的觀察者認為光先到達后壁 C．地面上的觀察者認為兩個事件是同時的 D．地面上的觀察者認為光到達前壁的時刻晚些 解析：因為車廂是個慣性系，光向前、后傳播的速度相同，光源又在車廂的中央，閃光當然會同時到達前后兩壁，A對．地面上的觀察者認為地面是一個慣性系，閃光向前、后傳播的速度對地面也是相同的，但閃光飛向兩壁的過程中，車廂向前行進了一段距離，所以向前的光傳播的路程長些，到達前壁的時間也就晚些，故D也對. 答案：AD 溫馨提示 時間間隔的相對性．時鐘相對于觀察者靜止時，走得快，即時間間隔變短；相對于觀察者運

3、動時觀察者會看到它變慢，即時間間隔變長，也可說成運動的時鐘變慢．生活中的速度都太小，同時的相對性覺察不到，體現(xiàn)了經典力學的特點，錯選C. 二、相對論時空觀的理解 1．時間延緩效應 假設一列很長的火車在沿平直軌道飛快地勻速行駛，車廂中央有一個光源發(fā)出了一個閃光，閃光照到了車廂的前壁和后壁.車上的觀察者認為兩個事件是同時的，在他看來這很好解釋，因為車廂是慣性系，光向前、向后傳播的速度相同，光源又在車廂的中央，閃光當然會同時到達前后兩壁.車下的觀察者則不以為然，他觀測到，閃光先到達后壁，后到達前壁.他的解釋是：地面也是一個慣性系，閃光向前、向后傳播的速度對地面也是相同的，但是在閃光飛向

4、兩壁的過程中，車廂向前行駛了一段距離，所以向前的光傳播的路程長些，到達車廂前壁的時刻也就晚些，這兩個事件不同時. 2．運動的時鐘變慢 假設車廂地板上有一個光源，發(fā)出一個閃光.對于車上的觀察者來說，閃光到達光源正上方h高處的小鏡后被反射，回到光源位置，往返所用的時間為Δt′；對于地面上的觀察者來說，情況有所不同.從地面上看，在光的傳播過程中，火車向前運動了一段距離，因此被小鏡反射后又被光源接收的閃光路徑是沿折線的，所用時間為Δt，則有Δt=，因為分母中1-()2＜1，所以總有Δt＞Δt′. 3．運動物體的長度縮短 一個物體相對于觀察者靜止時，它的長度測量值最大；相對于觀察者運動時

5、，觀察者在運動方向上觀測，它的長度要縮短，速度越快，縮得越短，即l=l0，因為1-()2＜1，所以有l(wèi)＜l0. 4．物體質量隨速度的增加而增大：當速度接近光速時，質量趨于無窮大.如果物體的運動速度比光速小很多，物體運動的質量和物體靜止時的質量相等.關系式：m=. 5．質能關系 愛因斯坦著名的質能關系式是：E=mc2，當物質的質量減少或增加時，必然伴隨著能量的增加或減少.如果用Δm表示物體質量的變化，ΔE表示能量的變化量，那么它們的關系可以表示為ΔE=Δmc2. 【例2】 一列火車以速度v相對地面運動，如果地面上的人測得某光源發(fā)出的閃光同時到達車廂的前壁和后壁，那么按照火車上人

6、的測量，閃光先到達前壁還是先到達后壁？火車上的人怎樣解釋自己的測量結果？ 答案：火車上的人測得，閃光先到達前壁.由于地面上的人測得閃光同時到達前后壁，而在光向前后兩壁傳播的過程中，火車要相對于地面向前運動一段距離，所以光源發(fā)光的位置一定離前壁較近，這個事實對于車上、車下的人都是一樣的.在車上的人看來，既然發(fā)光點離前壁較近，各個方向的光速又是一樣的，當然閃光先到達前壁. 各個擊破 類題演練 1 如圖6-3-1所示，地面上A、B兩個事件同時發(fā)生，對于坐在火箭中沿兩個事件發(fā)生地點連線飛行的人來說，哪個事件先發(fā)生？ 圖6-3-1 解析：可以設想在事件A、B發(fā)生時，A、B處各發(fā)出

7、一個閃光.然后將“兩閃光相遇”作為一個事件，發(fā)生在線段AB的中點，這在不同參考系中看都是一樣的.“相遇在中點”這個現(xiàn)象在地面參考系中很容易解釋：兩個閃光同時發(fā)出，兩個閃光傳播的速度一樣，當然在線段的中點相遇.火箭上的人則有如下的推理：地面在向火箭方向運動，從閃光發(fā)出到兩閃光相撞，線段中點向火箭的方向運動了一段距離.因此閃光B傳播的距離比閃光A長些，既然兩個閃光的光速相同，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的地板上，有一個光源，發(fā)出了一個閃光，閃光到達光源正上方h高處的小鏡后被反射回到光源位置，往返所用的時間為Δt．則下列說法正確的

8、是（ ） A．車上的人認為時間為Δt＝2h／c B．車上的人認為時間為Δt＞2h／c C．地上的人認為時間為Δt＞2h／c D．地上的人認為時間為Δt＝2h／c 解析：車上的人認為閃光沿豎直方向到達小鏡又沿豎直方向被反射，所以A對．車下的人認為被接收的反射光是沿斜線傳播的，故路程較遠，而光速又不變，時間較長，C對． 答案：AC 類題演練 2 一個桿沿著車廂運動的方向固定在火車上，和車一起運動．在火車上的人看來，桿是靜止的，測得桿長為L，地面上的人認為車是運動的，測得桿長為L′.則下列說法中正確的是……（ ） A．地面上的人與車上的人測得桿長相等，即L＝L′

9、 B．地面上的人與車上的人測得桿長不相等，即L＞L′ C．地面上的人與車上的人測得桿長不相等，即L＜L′ D．測得的長度無法比較 解析：在火車上的人看來，桿是靜止的，地面上的人看到桿在運動，因動桿變短，故地面上的人測得的長度較?。? 答案：B 變式提升 2 如圖6-3-2所示，A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在兩個火箭上，以速度vB、vC朝同一方向飛行，且vB＜vC.地面上的觀察者認為哪個時鐘走得最慢？哪個走得最快？ 圖6-3-2 解析：地面上的觀察者認為C鐘走得最慢，因為它相對于觀察者的速度最大.根據公式Δt=可知，相對于觀察者的速度v越大，其上的時間進程越慢.地面時鐘v＝0，它所記錄的兩事件的時間間隔最大，即地面時鐘走得最快. 答案：C鐘走得最慢；A鐘走得最快. 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375