【新教材精创】5.2 相对论中的神奇时空 课件（1）-鲁科版高中物理必修第二册(共13张PPT)

鲁科2019版必修第二册 5 科学进步无止境 5.2 相对论中的神奇时空 在日常生活和生产中，为了研究物体的运动，必须选定适当的参考系，对于不同的参考系，长度和时间的测量结果是否是一样的？ 对上述问题的讨论，物理学家进行了长期的探索。于是，物理学经历了一场关于时空观的根本性变革，从牛顿时代的经典力学跨越到爱因斯坦的相对论。爱因斯坦的狭义相对论告诉我们：运动的时钟变慢、运动的尺子在运动的方向上缩短。这到底是为什么？这些结论是如何从狭义相对论的两个基本假设得出的呢？ 一、“同时”的相对性 车厢上的人和地面上的人看到车厢中间灯光到达前后车厢的先后是不一样的。 车上的观察者认为光同时到达车厢的前后两壁 站台上的观察者认为光先到车厢后壁后到前壁 结论： 1、对于运动的火车上同时发生的两个事件，对于地面就不是同时的 关键：在各个参考系中光速都为c 2、地面上同时发生的两个事件，对于运动的火车也不是同时的 关键：相对运动 v v 在运动的火车上的钟表显示，做一个物理实验需要15分钟记为 ；地面上观察者手里所拿的钟表显示时间要大于15分钟，记为 。 二、时间延缓效应 思考： （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。 三、长度收缩效应 车上的人看到的杆的长度：l0 车外的人看到的杆的长度：l l<l0 8 O′ X ′ Y′ O X Y ● 特别注意： 长度缩短效应只发生在相对运动的方向上，如上例中的 X 轴方向上，在Y 轴方向上无长度缩短效应。 v 思考：为什么我们平时观察不到这种长度收缩效应？ 因为我们生活在比光速低很多的低速世界里，长度收缩效应可忽略不计。 物体的能量和质量之间存在密切的联系，他们的关系是： 四、质能方程 能量 质量 光速