2024届高考物理一轮复习课件：天体科普-相对论基础

高中物理科普知识 高中物理 一轮复习 天体科普（4/4） 高中物理 一轮复习 1 天体测距 2 望远镜发展 3 太阳系简介 4 相对论基础 天体科普（4/4） 一.牛顿力学： 天体科普 — 相对论基础 1.基本理论： 伽利略 牛顿 自由落体规律 下落快慢相同 牛顿第一定律 惯性定律 惯性定律 力不是维持物体运动的原因 牛顿第二定律 F=ma（惯性质量） 相对性原理 力学规律在惯性系中保持不变 万有引力定律 F=GMm/r2（引力质量） 适用范围 惯性参考系（保持静止或匀速直线运动的物体、物体不受力） 3.惯性力： a ma F惯 2.绝对时空： 时间：均匀流失； 空间：处处均匀，永不移动； 二.以太： 天体科普 — 相对论基础 1.基本内容： 亚里士多德：引入以太，区别天上和地下； 笛卡尔：以太带动行星的旋转； 牛顿：充满宇宙空间的以太保证绝对空间存在； 1887年：以太是光传播的媒介； 3.迈克尔逊-莫雷实验： 反射镜1 反射镜2 激光器 光屏 分光镜 以太 c v s s t1= c+v s c-v s + t2= 2s c2-v2 ⊿s=c(t1-t2)= sv2 c2 n= = 2sv2 λc2 2⊿s λ 预测结果：干涉条纹发生变化； 原理： 实际结果：干涉条纹没有发生任何变化； 2.电磁学： 麦克斯韦：c= =3×108m/s； 预言：光是电磁波； 矛盾：光速与参考系选取无关； 1 ε0μ0 三.狭义相对论： 天体科普 — 相对论基础 1.面临问题： 经典力学和电动力学产生矛盾； 说明：公设不能被证明，但是可以被证伪； 3.比较： 2.基本假设： 公设一：物理规律在惯性系下保持不变； 公设二：光速在真空中恒定不变； 牛顿力学：光速变化，时间和空间绝对； 狭义相对论：光速绝对，时间和空间变化； 爱因斯坦（1879年3月14日-1955年4月18日） 1905年——爱因斯坦奇迹年 《关于光的产生和转变的一个启发性观点》 《物体惯性和能量的关系》 《分子尺度的新测定》 《根据分子运动论研究静止液体中悬浮微粒的运动》 《论动体的电动力学》 三.狭义相对论： 天体科普 — 相对论基础 激光器 探测器1 探测器2 观察者A 0.6c 激光器 探测器1 探测器2 观察者B 0.6c 4.时间膨胀： 结论：同时性是相对的； c⊿t′= (v⊿t′)2+(c⊿t)2 观察者B 观察者A 观察者A 探测器 探测器 激光器 激光器 v c⊿t v⊿t′ c⊿t′ ⊿t′= v2 c2 1- ⊿t 洛伦兹因子： v2 c2 1- 三.狭义相对论： 天体科普 — 相对论基础 5.尺缩效应： v 观察者B 激光器 接受器 平面镜 观察者A L+vt1=ct1 L=ct2-vt2 t1+t2=⊿t′ 2L0 ⊿t= c v2 c2 1- ⊿t L c-v ⊿t′= + = = L c+v v2 c2 1- 2L0/c v2 c2 1- L=L0 说明：L为物体运动时的相对长度； L0为物体静止时的固有长度； v为物体运动的速度； 6.相对速度公式： v= v1v2 c2 1+ v2+v1 v= v1v2 c2 1- v2-v1 反向： 同向： 7.质速关系： m= v2 c2 1- m0 说明：m0为静止质量； m为相对论质量； 四.现象解释： 天体科普 — 相对论基础 1.禁止超光速： 0.6c 0.6c v= =0.882c v1v2 c2 1+ v2+v1 m= v2 c2 1- m0 v/c o m 1 m0 重要原因：违背因果律； ⊿t′= v2 c2 1- ⊿t v2 c2 1- L=L0 提问：为什么超光速被禁止； 四.现象解释： 天体科普 — 相对论基础 2.双生子效应： 地球 A B 结论：偏离惯性系的B更年轻； 结论：自西向东飞行可以更年轻； 3.火车隧道悖论： A B 谢谢观看 讲解人：王老师 天体科普（4/4） 天体科普 — 太阳系简介 $$