5.2 相对论时空观 课件-2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

第5章 牛顿力学的局限性与相对论初步 第2节 相对论时空观 教学目标 1、了解相对论的时空观. 2、知道相对论的时间延缓和长度缩短效应. 根据爱因斯坦的回忆，他从16岁就开始思考一个问题：人跟着光跑，将会看到什么？ 延续这个思考，他创立了狭义相对论 引入新课 到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难。在新事物面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论。 狭义相对论的基本假设 1.相对性原理：在所有的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 2.光速不变原理：所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值c . 一、狭义相对论的基本假设 c=2.99792458×108 m/s 1.同时性的相对性 二、时空相对性 结论：火车上的时间进程变慢了，这是时间间隔的相对性，称为 “时间延缓效应” 2.时间延缓 a图以车上的人作为参考系Δt′ b图以站台上的人作为参考系Δt → → → → v 车上的人看到的车厢的长度： 车外的人看到的车厢的长度： 3.长度收缩 结论： 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比、杆静止时的长度小. 当宏观物体的运动速度远小于光速时（v<<c），则上面的一些结果就变为l≈l0， Δt′≈ Δt ，因而对于宏观低速运动的物体，使用牛顿定律来处理问题，还是足够精确的. 三、时空弯曲 1919年5月29日发生日全食的当天，英国两支考察队分别在几内亚湾和巴西进行观测。在日食过程中，考察队用天体照像仪拍下太阳附近的星光照片，用加权平均的方法计算星光的偏转角，证实了爱因斯坦的关于“太阳附近光线偏转”的预言是正确的. 根据广义相对论，当恒星发出的光在引力场(大质量天体和黑洞)附近经过时，光线会像通过透镜一样发生弯曲，此类引力透镜现象也普遍被天文学家观测到。 当远处天体与观测者的连线和天体“透镜”与观测者的连线之间的偏角很小时，观测者会观测到一个环绕天体“透镜”的光环，称为爱因斯坦环 三、时空弯曲 一、狭义相对论的基本假设 1.相对性原理 2.光速不变原理 1.同时性的是相对性 二、时空相对性 2.时间延缓 3.长度收缩 三、时空弯曲 课堂小结 1.如果有一支静止时长30 m的火箭，以光速的二分之一的速度从观察者的身边掠过，以下说法中正确的是（ ） A．地面上的观察者测得的火箭长为30 m B．地面上的观察者测得的火箭长小于30 m C．地面上的观察者测得的火箭长大于30 m D．火箭上的观察者测得的火箭长为30 m BD 跟踪练习 2.一列火车以速度v相对地面运动．如果地面上的人测得，某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，以下说法中正确的是（ ） A．火车上的人测得，闪光先到达前壁 B．火车上的人测得，闪光先到达后壁 C．火车上的人测得，闪光同时到达车厢的前壁和后壁 D．条件不足，无法确定 A 3、有三个完全相同的时钟，时钟A放在地面上，时钟B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飞行，vB＜vC． 对于地面上的观察者来说，则以下说法中正确的是（ ） A．时钟A走得最慢 B．时钟B走得最慢 C．时钟C走得最慢 D．时钟C走得最快 C THANK YOU . $$