高中物理 第6章 相对论与天体物理 第1节 牛顿眼中的世界 第2节 爱因斯坦眼中的世界教师用书 鲁科版选修3-4-鲁科版高中选修3-4物理学案VIP免费

第1节牛顿眼中的世界第2节爱因斯坦眼中的世界牛顿眼中的世界[先填空]1．经典力学的相对性原理通过任何力学实验，都不可能发现惯性系是处于绝对静止状态，还是做匀速直线运动．也就是说，不可能通过力学实验测得惯性系的绝对速度．这表明，力学规律在任何惯性系中都是相同的．这个结论称为经典力学的相对性原理．2．绝对时空观(1)在牛顿的世界里，力学规律之所以在任何惯性系中表达形式都相同，其根本原因是时间与空间不会随参考系不同而变化，也就是说时间和空间是绝对的，这就是绝对时空观．(2)绝对时间和绝对空间是经典物理学的支柱．3．寻找“以太”——迈克尔孙实验(1)19世纪的科学家认为，波是振动在介质中的传播，光速c是以太介质振动的传播速度．“以太”是绝对静止的，可看成是绝对静止的参考系，光在“以太”中朝各个方向的传播速度皆为c.(2)物理学家们设计了多种检验“以太”存在的实验，其中最著名的是迈克尔孙—莫雷实验．[再判断]1．牛顿定律在惯性系中都成立．(√)2．经典物理学认为，时间和空间是不能脱离物质而存在的．(×)3．迈克尔孙——莫雷实验寻找“以太”取得了成功．(×)[后思考]牛顿定律在任何参考系中都成立吗？【提示】不一定．在惯性系中都成立，在非惯性系中牛顿运动定律不成立．1[核心点击]1．惯性系和非惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系为惯性系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系．牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系．2．经典力学相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的．3．相对性原理与电磁规律：根据麦克斯韦的电磁理论，真空中的光速在任何惯性系中都是一个常量，但是按照伽利略的相对性原理，在不同惯性系中的光速应是各不相同的．迈克尔孙——莫雷实验证明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是相同的．1．下列说法正确的是()A．物理基本规律在所有惯性系中都是等价的B．在真空中，光的速度与光源的运动状态无关C．在不同的惯性系中，在不同方向上光速大小不同D．在所有惯性系中，光在真空中沿任何方向传播的速度都相同E．经典力学规律适用于高速运动的物体【解析】根据相对性原理知，物理规律在所有惯性系中都是等价的，A正确；根据光速不变原理知，B、D正确；根据迈克尔孙——莫雷实验结果，C错误；经典力学只适用于低速和宏观物体，E错误．【答案】ABD2.如图611所示，在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m＝5kg的小球，正随车厢一起以20m/s的速度匀速前进，现在给小球一个水平向前的F＝5N的拉力作用，求经10s时，车厢里的观察者和地面的观察者看到小球的速度分别是多少？图611【导学号：78510068】【解析】对于车上的观察者：小球的初速度v0＝0，加速度a＝＝1m/s210s时速度v1＝at＝10m/s.对于地上的观察者：方法一：小球初速度v0＝20m/s加速度a＝＝1m/s2.10s末速度v2＝v0＋at＝30m/s.方法二：根据速度合成法则v2＝v1＋v0＝(10＋20)m/s＝30m/s.【答案】10m/s30m/s惯性系与非惯性系的区分1．牛顿运动定律能够成立的参考系叫惯性系．以匀速直线运动的汽车、轮船等作为参考系就是惯性系．2．牛顿运动定律不能成立的参考系称为非惯性系．例如，我们坐在加速的车厢里时，以2车厢为参考系观察路边的树木、房屋，它们向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上却没有，也就是说牛顿运动定律不成立．这里加速的车厢就是非惯性系．爱因斯坦眼中的世界[先填空]1．狭义相对论的两条基本原理(1)狭义相对性原理：物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式．(2)光速不变原理：在任何惯性系中，光在真空中的速度恒为c，与光源的运动和观测者的运动无关．2．狭义相对论中的时间与空间(1)根据狭义相对论，“同时”不再具有绝对的意义，“同时”是相对的．运动的时钟会变慢，这就是时间延缓效应．(2)根据狭义相对论，长度与观察者的运动状态有关，运动的物体在运动方向上发生了收缩，这就是长度缩短效应．3．相对论的速度叠加(1)狭义相对论的速度叠加公式为u＝，由该公式可推知，光速在静止参考系和运动参考系中具有相同的数值．(2)在低速世界中，物体的运动可以用...