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学案 鲁科版选修3-4-鲁科版高二选修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1.知道经典力学相对性原理，知道绝对时空观以及伽利略变换.2.了解迈克尔孙—莫雷实验及其结果.3.理解狭义相对论的两条基本原理，知道其提出的事实依据.（重点）4.知道同时的相对性、时间延缓和长度的收缩效应，并能用其解决简单的问题.（重点＋难点）5.了解相对论速度叠加规律，能用之进行简单计算.一、牛顿眼中的世界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，还是在做匀速直线运动.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，也就是说时间与空间是绝对的，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，但实验结果证明“以太”是不存在的，这就是迈克尔孙—莫雷实验的“零结果”.（1）静止或匀速直线运动的参考系是惯性系.（）（2）由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研究力学问题时可以选择任何惯性系.（）（3）在不同的惯性系中，光速是不相同的.（）提示：（1）√（2）√（3）×二、爱因斯坦眼中的世界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和空间（1）“同时”的相对性：对于一个参考系来说“同时”发生的两件事，对于另一个参考系来说就不一定同时发生了，这就是“同时”的相对性.（2）时间的相对性：①同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.与之相对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，测得的时间越长，这就是著名的时间延缓效应.②设Δt表示静止的惯性参考系中测得的时间，Δt′表示以速度v匀速直线运动的参考系中观察同一事件经历的时间，则它们的关系是Δt＝.（3）长度的相对性：①在狭义相对论时空观中，长度也与观察者的运动状态有关，不同的观察者将会看到空间两点间的距离是不同的.当空间两点相对观察者静止时测得的长度l0叫固有长度.相对观察者沿两点连线方向以速度v运动时测得的长度l变短了，这就是长度缩短效应.②l0、l、v之间有以下关系l＝l0.3.相对论的速度叠加在一维的情况下，u是物体相对静止参考系的速度，v是运动参考系相对静止参考系的速度，u′是物体相对运动参考系的速度，则狭义相对论的速度叠加公式为u＝.在狭义相对论中，尺子变短只是由于观察者的视觉误差造成的，这种认识是否正确？提示：不正确，在狭义相对论中，尺子变短是由于光速不变原理造成的，与视觉误差没有关系.经典力学的相对性原理及时空观1.经典力学的相对性原理（1）惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系，相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系.（2）经典力学相对性原理：①内容：力学规律在任何惯性系中都是相同的.②其他表述：在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动.2.绝对时空观在经典力学里，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.（1）绝对时间：两个同时发生的事件，不论是静止参考系中的观测者还是匀速直线运动参考系中的观测者，他们测得这两个事件发生的时刻都是相同的.某事件经历的时间不会因参考系不同而不同.可见，“同时”是绝对的，时间也是绝对的，时间永远均匀地流逝着，与物质无关，与运动无关.（2）绝对空间：宇宙中存在一个绝对静...