江苏省泰州中学高二物理选修3-4同步练习：15-1、2_相对论的诞生和时间和空间的相对性
1．关于狭义相对论的说法，不正确的是( )
A ．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B ．狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c ，与光源的运动无关
C ．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系
D ．狭义相对论任何情况下都适用
答案：D
解析：狭义相对论适用于惯性系之间的时空理论。
2．下列说法中不正确的是( )
A ．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点
B ．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
C ．一根杆的长度静止时为l 0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l 0
D ．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了
答案：C
解析：若杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的长度将不变。
3．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为( )
A ．0.5c
B ．0.6c
C ．0.8c
D ．0.9c
答案：C
解析：由Δt ′＝Δt 1－? ????v c 2得，3＝51－? ??
??v c 2，解得v ＝0.8c 。
4．A 、B 两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且v A >v B ，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是( )
A ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比
B 飞机上的人观察到的大
B ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比B 飞机上的人观察到的小
C ．两飞机上的人观察到足球场的长度相同
D ．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同
答案：BD
解析：由l ＝l 01－? ??
??v c 2(其中l 0是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，选项B 正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同。
5．下列关于经典力学的时空观，正确的是( )
A ．经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的
B ．在经典力学的时空观中，空间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关
C ．在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对的不变的量值，而与参考系选取无关
D ．经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关
答案：ABCD
解析：经典的时空观认为，时间、空间均是绝对的，与物体的运动状态无关。同时也是绝对的，即在一个参考系中同时发生的两个事件，在不同参考系中观察也是同时发生的，故A、B、C、D均正确。
6．以速度v绕地球旋转的人造卫星，它的时间Δt′和地球上同时测量的时间Δt关系是____________________；卫星上的长度l′，在地球上测量的长度是____________________。
答案：Δt＝
Δt′
1－(v
c)
2
l＝l′1－(
v
c)
2。
7.如图所示，在地面上M点固定一光源，在离光源等距的A、B 两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：
(1)在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？
(2)在沿AB方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？
答案：(1)同时收到(2)B先收到
解析：(1)因光源离A、B两点等距，光向A、B两点传播速度相等，则光到达A、B两点所需要的时间相等，即在地面参考系中观测，
两接收器同时收到光信号。(2)对于火车参考系来说，光源和A 、B 两
接收器都沿BA
→方向运动，当光源发出的光向A 、B 传播时，A 和B 都沿BA 方向运动了一段距离到达A ′和B ′。如图所示，所以光到达A ′的距离更长，到达B ′的距离更短。所以B 比A 先收到信号。
8．一支静止时长30 m 的火箭以3 km/s 的速度从观察者的身边掠过，观察者测得火箭的长度应为多少？火箭上的人测得火箭的长度应为多少？如果火箭的速度为光速的二分之一呢？
答案：30 m 30 m 26 m 30m
解析：火箭相对于火箭上的人是静止的，所以不管火箭的速度是多少，火箭上人测得的火箭长度与静止时相同，为l ＝30 m ，如果火箭的速度是v ＝3×103m/s ，地面观察者测得的火箭长为l ′＝l
1－? ????v c 2＝30×1－? ??
??3×1033×1082m ≈30m 。 当火箭的速度为光速的二分之一时，l ″＝l
1－? ????v c 2＝30×32m ＝26m 。
能力提升
1．如图所示，你站在水平木杆AB 的中央附近，并且看到木杆落在地面上时是两端同时着地的，所以，你认为这木杆是平着落到了地面上；若此时飞飞小姐正以接近光速的速度从你前面掠过，她看到B 端比A 端先落地，因而她认为木杆是向右倾斜着落地的。她的看法是
( )
A．对的
B．错的
C．她应感觉到木杆在朝她运动
D．她应感觉到木杆在远离她运动
答案：AC
解析：当飞飞小姐掠过木杆时，在她看来，木杆不仅在下落，而且还在朝她运动，正好像星体朝你的飞船运动一样。因此，在你看来同时发生的两个事件，在飞飞小姐看来首先在B端发生；
到底在A和B处的两个事件是同时发生，还是在B处先发生？这一问题是没有意义的。因为运动是相对论，对运动的描述取决于选择的参考系。对于你来说木杆是平着下落的，对飞飞小姐来说木杆是向右斜着下落的，虽然难以置信，但你和她都是正确的。
2．假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放置的尺，同时地面上的乙看甲手中沿火车前进方向放置的相同的尺，则下列说法正确的是()
A．甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度大
B．甲看到乙手中的尺长度比乙看到自己手中的尺长度小
C．乙看到甲手中的尺长度比甲看到自己手中的尺长度大
D．乙看到甲手中的尺长度与甲看到自己手中的尺长度相同
答案：B
解析：K系认为静止在K′系中的尺收缩，反之，K′系认为静止
在K 系中的尺收缩。
3．用相对论的观点判断，下列说法正确的是( )
A ．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B ．在地面上的人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的
C ．在地面上的人看来，以10km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D ．当物体运动的速度v ?c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
答案：BCD
解析：按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，A 错误；由Δt ＝Δτ
1－(v c )2可知，运动的时钟变慢了，但飞船中的钟相对观察者静止，
时钟准确，B 正确；由l ＝l 01－v 2c
2可知，地面上的人看飞船 ，和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小，C 正确。当v ?c 时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D 也正确。
4．(2010·洛阳市高二检测)关于爱因斯坦的狭义相对论，下列说法正确的是( )
A ．狭义相对论的基本假设之一是光速不变原理
B ．有些运动物体相对于观察者的速度可以大于真空中的光速
C ．在地面参考系中，观察到在上海和北京同时有两个婴儿诞生，如果在沿北京—上海方向高速飞行的飞船上观测，他们也是同时诞生的
D．对于不同的惯性系，物理规律(包括力学和电磁学的)都是不同的
答案：A
5．根据爱因斯坦的理论，一把米尺，在它与观察者有不同相对速度的情况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系如图所示，由此可知，当米尺和观察者的相对速度达到0.8c(c为光速)时，米尺长度大约是________米。在日常生活中，我们无法察觉到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度________。
答案：0.6太小
解析：由题图可以对应看出，米尺的长度大约为0.6m，在日常生活中，我们无法观察到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度太小的缘故。
6．一列速度接近光速的火车(静止时的长度比隧道的长度大)经过隧道时，站在地面上的人还看到两个闪电同时击中隧道的两端，但由于“动尺变短”效应，站在隧道旁边的人看到火车完全进入了隧道，刚好不会被闪电击中。但是，站在车上的人看到的却是隧道变得更短，不可能完全遮住整列火车，那么他看到的闪电会不会击中火车呢？
答案：不会
解析：这道题考查的是对同时的相对性的理解，站在隧道旁的人看到两个闪电是同时发生的，但站在火车里面的人看到的两个闪电却
不是同时发生的，他看到的现象是：在火车前面的闪电先发生，经过一段时间后，火车后面的闪电才发生，而在这个时间间隔里面，列车已经前进了一段距离，所以车尾也不会被闪电击中。
7.π＋介子是一不稳定粒子，平均寿命是2.6×10－8s(在它自己参考系中测得)。
(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c 的速度运动，那么在实验室坐标系中测量的π＋介子寿命多长？
(2)π＋介子在衰变前运动了多长距离？
答案：(1)4.3×10－8s (2)10.32m
解析：(1)π＋介子在实验室中的寿命为Δt ＝Δτ
1－? ????v c 2＝2.6×10－8
1－(0.8)2
s ＝4.3×10－8s ；(2)粒子在衰变前运动的距离s ＝v Δt ＝0.8×3×108×4.3×10－8m ＝10.32m 。
第六章 狭义相对论作业答案(2014)
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 第六章 狭义相对论基础（2014） 一．选择题 1、（基础训练1）宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过 t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船 的固有长度为( ).(c 表示真空中光速) (A) c ·t (B) v ·t (C) 2 / 1(v /)c t c ??-(D) 2 )/(1c t c v -??? 解答：[A]. 飞船的固有长度为飞船上的宇航员测得的长度，即为c ·t 。 2、（基础训练2）在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s ，若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s ，则乙相对于甲的运动速度是(c 表示真空中光速) (A) (4/5) c ． (B) (3/5) c ． (C) (2/5) c ． (D) (1/5) c ． 解答：[B].
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 3、（基础训练3） K 系与K ＇系是坐标轴相互平行的两个惯性系，K ＇系相对于K 系沿Ox 轴正方向匀速运动．一根刚性尺静止在K ＇系中，与O'x'轴成 30°角．今在K 系中观测得该尺与Ox 轴成 45°角，则K ＇系相对于K 系的速度是： (A) (2/3)c ． (B) (1/3)c ． (C) (2/3)1/2c ． (D) (1/3)1/2 c ． 解答：[C]. K ＇系中：00'cos30;'sin30x y l l l l ??== K 系中：()2 'tan 45'1/1/3x x y y l l l l v c v ===?-=?= 4、（自测提高3）设某微观粒子的总能量是它的静止能量的K 倍， 则其运动速度的大小为 (以c 表示真空中的光速) (A) 1-K c ． (B) 2 1K K c -． (C) 12-K K c ． (D) )2(1 ++K K K c 解答：[C]. 1 11122 02 0-=?=-=? -= K K c v K c v E E c v E E )/()/(总能量：
江苏省泰州中学高二物理选修3-4同步练习：15-1、2_相对论的诞生和时间和空间的相对性
1．关于狭义相对论的说法，不正确的是( ) A ．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B ．狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c ，与光源的运动无关 C ．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系 D ．狭义相对论任何情况下都适用 答案：D 解析：狭义相对论适用于惯性系之间的时空理论。 2．下列说法中不正确的是( ) A ．一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点 B ．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小 C ．一根杆的长度静止时为l 0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l 0 D ．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了 答案：C 解析：若杆沿垂直于自身长度的方向运动，它的长度将不变。 3．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为( ) A ．0.5c B ．0.6c C ．0.8c D ．0.9c 答案：C 解析：由Δt ′＝Δt 1－? ????v c 2得，3＝51－? ?? ??v c 2，解得v ＝0.8c 。
4．A 、B 两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过，且v A >v B ，对于在飞机上的人观察结果，下列说法正确的是( ) A ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比 B 飞机上的人观察到的大 B ．A 飞机上的人观察到足球场的长度比B 飞机上的人观察到的小 C ．两飞机上的人观察到足球场的长度相同 D ．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同 答案：BD 解析：由l ＝l 01－? ?? ??v c 2(其中l 0是相对足球场静止时的长度)，可以看出，速度越大，“动尺变短”的效应越明显，选项B 正确；但是足球场的短轴与飞机速度方向垂直，所以两飞机上的人观察到足球场的宽度相同。 5．下列关于经典力学的时空观，正确的是( ) A ．经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的 B ．在经典力学的时空观中，空间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关 C ．在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对的不变的量值，而与参考系选取无关 D ．经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关 答案：ABCD
高中物理相对论知识点总结
高中物理选修3-4——相对论简 介知识点总结 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。相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。相对于一个惯性系做变速运动的另一个参考系是非惯性系，在非惯性系中牛顿运动定律不成立。 2、伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。 3、狭义相对性原理：一切物理定律在任何惯性系中都是相同的。 4、广义相对性原理：物理规律在任何参考系中都是相同的。 5、经典速度变换公式：。(是矢量式) 6、狭义相对论的两个基本假设： （1）狭义相对性原理，如3所述； （2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。 7、广义相对论的两条基本原理： （1）广义相对性原理，如4所述； （2）等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。
8、由狭义相对论推出的六个重要结论（所有结论都已经完全得到证实）： （1）“同时”是相对的。 （2）长度是相对的。。是相对被测物静止的参考系中测得的长度，是相对被测物以速度运动的参考系中测得的长度，且的方向与速度的方向平行。 （3）时间是相对的。。是相对某参考系（如地面）运动的参考系中（如飞船内）的钟所测得的时间，是静止的参考系中（地面上）的钟所测得的时间。 （4）质量是相对的。。（静质量）是在相对被测物静止的参考系中所测得的质量，（动质量）是在相对被测物以速度运动的参考系中所测得的质量。 （5）相对论速度变换公式：。（是矢量式）（6）相对论质能关系公式：。其中是物体的动质量。 9、由广义相对论得出的几个结论： （1）物质的引力场使光线弯曲。如远处的星光经过太阳附近时发生偏折。
狭义相对论
第13章狭义相对论 一、选择题 1. 狭义相对论的相对性原理告诉我们 [ ] (A) 描述一切力学规律, 所有惯性系等价 (B) 描述一切物理规律, 所有惯性系等价 (C) 描述一切物理规律, 所有非惯性系等价 (D) 描述一切物理规律, 所有参考系等价 2. 在伽利略变换下, 经典力学的不变量为 [ ] (A) 速度(B) 加速度(C) 动量(D) 位置坐标 3. 在洛伦兹变换下, 相对论力学的不变量为 [ ] (A) 加速度(B) 空间长度 (C) 质点的静止质量(D) 时间间隔 4. 相对论力学在洛伦兹变换下 [ ] (A) 质点动力学方程不变(B) 各守恒定律形式不变 (C) 质能关系式将发生变化(D) 作用力的大小和方向不变 5. 光速不变原理指的是 [ ] (A) 在任何媒质中光速都相同 (B) 任何物体的速度不能超过光速 (C) 任何参考系中光速不变 (D) 一切惯性系中, 真空中光速为一相同值 6. 著名的迈克耳孙–莫雷实验结果表明 [ ] (A) 地球相对于以太的速度太小, 难以观测 (B) 观测不到地球相对于以太的运动 (C) 观察到了以太的存在 (D) 狭义相对论是正确的 7. 在惯性系S中同时又同地发生的事件A、B，在任何相对于S系运动着的惯性系中测量 [ ] (A) A、B可能既不同时又不同地发生 (B) A、B可能同时而不同地发生 (C) A、B可能不同时但同地发生 (D) A、B仍同时又同地发生 8. 在地面上测量，以子弹飞出枪口为事件A, 子弹打在靶上为事件B, 则在任何相对于地面运动着的惯性系中测量Array [ ] (A) 子弹飞行的距离总是小于地面观察者测出的距离 (B) 子弹飞行的距离可能大于地面观察者测出的距离 (C) 事件A可能晚于事件B (D) 以上说法都不对 图13-1-8
语言相对论的产生及发展
语言相对论的产生及发展 语言相对论往往被称作“萨丕尔-沃尔夫假说”。实际上，美国语言学家、人类学家萨丕尔（Edward Sapir）和美国语言学家沃尔夫（Benjamin Lee Whorf）并没有合著过，也没有明确地为实证研究提出过假说。“萨丕尔-沃尔夫假说”这一说法是萨丕尔的学生，美国语言学家、人类学家哈利?霍衣哲（Harry Hoijer）在1954年提出的（Koerner 2002：2）。 ①后来的学者，如美国心理语言学家罗杰?布朗（Roger Brown）（1976）等，将假说分为两类：强式，语言决定论（Linguistic Determinism），即语言决定思维、信念、态度等；弱式，语言相对论（Linguistic Relativity），语言反映思维、信念、态度等（高一虹，1994：4）。前者认为语言不同的民族，思维方式完全不同，后者认为语言不同的民族，思维方式上有差异。但值得注意的是，萨丕尔和沃尔夫并未作此区分，沃尔夫本人也并不同意极端的语言决定论。 目前，研究者通常使用沃尔夫自己的术语，即语言相对论（Linguistic Relativity）。这个陈述暗示了萨丕尔和沃尔夫并不是最早或唯一对语言和思维的关系进行研究的学者。其他思想流派也有对这个问题的研究。 对语言和思维之间关系的思考可以追溯到古希腊时期。
对语言相对论来说，其思想发展历程大致经过以下几个时期。 古希腊时期 古希腊哲学家柏拉图认为，世界存在于预设的外部理念，语言若要存在下去，就必须尽力正确地反映这些理念。“除了我们把思维准确地称作由心灵与它自身进行的无声 的对话之外，思维和言谈是一回事。”“从心中发出通过嘴唇流出来的声音之流称作言谈。”② 持该种观点的人认为，语言的背后是普遍的理性本质，为天下人共有，至少为所有思想家共有。词语不过是这种深层精华的表达媒介，语言是反映内在思想活动的“标签”，是体验世界的工具，还没有考虑到语言对思想的作用。 德国语言学传统时期 直至18世纪晚期19世纪早期，人们才逐渐认识到不同民族有不同的特征，即民族精神。随着这种认识的发展，逐渐形成了民族主义。 1820年，德国语言学者洪堡德（Wilhelm V on Humboldt）将语言学和民族浪漫主义的研究联系起来，认为正是语言构造了思维。思维由内部对话产生，这个过程使用了语言使用者相同的语法结构。所使用语言的语法被认为反映了这个民族国家的世界观（Weltanschauug）。“语言的多样性不仅仅是符号和声音的多样性，而且是价值观的多样性。”③
高二物理相对论练习题(有答案)
相对论的诞生时间和空间的相对性狭义相对论的其他结论 1、下列各选项中,不属于狭义相对论内容的是( ) A.光子的能量与光的频率成正比 B.物体的质量随着其运动速度的增大而增大 C.在不同的惯性参考系中,时间间隔具有相对性 D.在不同的惯性参考系中,长度具有相对性 2、下列说法正确的是( ) A.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的 B.在真空中,若光源向着观察者以速度v运动,则光相对于观察者的速度为c v C.不管光源相对观察者做什么样的运动,光相对观察者的速度为定值 D.狭义相对论认为不同惯性参考系中,物理规律不一定相同 3、如图所示,一根10m长的梭镖以相对论速度穿过一根10m长的管子,它们的长度都是在静止状态下测量的,下列关于梭镖穿过管子的叙述正确的是( ) A.观察者一定看到梭镖收缩变短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它 B.观察者一定看到管子收缩变短,因此在某些位置上,梭镖从管子的两端伸出来 C.观察者一定看到两者都收缩,且收缩量相等,因此在某个位置,管子恰好遮住梭镖 D.与观察者的运动情况有关,观察者看到的一切都是相对的,依赖于所选参考系 4、如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行,如图所示。下列说法正确的是( ) A.你根据你的质量在增加发觉自己在运动 B.你根据你的心脏跳动在慢下来发觉自己在运动 C.你根据你在变小发觉自己在运动 D.你永远不能由自身的变化知道你的速度 5、假设太空爱好者乘飞船到距离地球10光年的星球上去,若该爱好者欲将行程缩短4光年。则飞船相对于地球的飞行速度为( )
A.0.5c B.0.6c C.0.8c D.0.9c 6、一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车,都被加速到接近光速,在我们的静止参考系中进行测量,下列说法正确的是( ) A.摩托车的质量增大 B.有轨电车的质量增大 C.摩托车和有轨电车的质量都增大 D.摩托车和有轨电车的质量都不增大 7、有两个惯性参考系1和2,彼此相对做匀速直线运动,下列叙述正确的是( ) A.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变快了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变慢了 B.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变快了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变快了 C.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变慢了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变快了 D.在参考系1看来,2中的所有物理过程都变慢了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变慢了 8、能用来计时的钟表有多种,如图所示,从左到右依次为沙漏计时仪器、电子表、机械表、生物钟。由相对论的知识可知,物体的运动可以使得某一种计时仪器变慢,则也一定能使所有的计时仪器变得一样慢。则对上述表述理解正确的是( ) A.正确,对各式计时仪器的影响一定相同 B.错误,对各式计时仪器的影响不一定相同 C.AB 两个选项分别说明了两种不同情况下的影响 D.以上选项均错误 9、A 、B 两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过,且A B v v ,关于在飞机上的人观察的结果,下列说法正确的是( )
狭义相对论的诞生和意义
狭义相对论的诞生和意义 姓名：王祚恩学号：1120100190 班级：01311002 【摘要】在科学史上，爱因斯坦创立相对论的过程艰辛而充满质疑，然而当我们真正认识和了解到相对论时，我们知道爱因斯坦为什么能够称之为伟大。几十年来的历史发展证明，狭义相对论大大推动了科学进程，成为现代物理学的基本理论之一。 【关键词】爱因斯坦，狭义相对论，意义 一．时代的召唤。 在世界科学史上，爱因斯坦所处的时代是一个呼唤巨人，也创造出了大批巨匠的时代。在伯尔尼专利局工作的岁月，是爱因斯坦在科学研究方面大丰收的几年。在这期间，他解决了布朗运动的问题，创立了光子论和狭义相对论。他的划时代的发现，表明对立统一规律不仅适用于人类社会，而且适用于自然界，是最普遍的规律，彻底改变了人们关于时间、空间、质量、能量等旧有的观念，为辩证唯物主义时空观的基本原理的正确性提供了最有利的科学依据，开始引起了科学界和思想界的普遍重视。 二．狭义相对论建立的历史背景。 一门新理论的诞生有其外在条件，也有其内在因素。就外在条件而言：18世纪欧洲工业革命兴起，经过一个多世纪，到19世纪末，工业生产、科学技术有了长足的进步。电力应用逐渐推广，内燃机、蒸汽机被采用，交通运输不断扩展……，所有这些对物理学的发展都有着直接的影响。生产的发展需要科学；反过来，生产的发展又进一步推动了科学的进步。相对论理论同其他任何一门科学理论一样，是生产水平和科学技术发展到一定阶段的必然产物。 牛顿力学是狭义相对论在低速情况下的近似。经典物理学经过近300年的发展，到19世纪末已经建立起比较完整的理论体系 到19世纪末，以麦克斯韦方程组为核心的经典电磁理论的正确性已被大量实验所证实，但麦克斯韦方程组在经典力学的伽利略变换下不具有协变性。而经典力学中的相对性原理则要求一切物理规律在伽利略变换下都具有协变性。在这样的背景下，才有了狭义相对论。 解开以太之谜，是爱因斯坦在相对论建立的道路上走出的第一步。其实，爱伊斯坦在对以太的长期思索中早就对以太的存在产生了怀疑。也就是在这些不断的怀疑中，爱因斯坦一步步的建立的属于自己的观点——狭义相对论，当然之后也被科学界认可。 三．狭义相对论的建立。 1905年，爱因斯坦在《论运动物体的电动力学》一文中正式提出了他的狭义相对论。他首先提出了两条假设： [1]相对性原理。在伽利略力学相对性原理的基础上，爱因斯坦提出一切惯性系对于描述物理现象来说都是等价的，物理定律对于一切惯性系都应采取相同的数学形式。 [2]光速不变原理。在迈克尔逊-莫雷的基础上，爱因斯坦提出，光在真空中的传播速度是c，与光源的运动状态无关。这就是说，在一切惯性系（都是匀速直线运动）中所测得
新人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介第1节第2节相对论的诞生时间和空间的相对性学案
第1节 相对论的诞生 第2节 时间和空间的相对性 1．知道经典的相对性原理，知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设。 2．知道狭义相对论的几个主要结论，“同时”的相对性、长度的相对性、时间间隔的相对性。 3．了解时空相对性的验证，了解经典时空观与相对论时空观的主要区别，体会相对论的建立对人类认识世界的影响。 一、相对论的诞生 1．经典的相对性原理 (1)惯性系：□01牛顿运动定律成立的参考系。相对于一个惯性系做□02匀速直线运动的另一个参考系，也是惯性系。 (2)伽利略相对性原理：力学规律在任何□03惯性系中都是相同的。 2．狭义相对论的两个基本假设 (1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是□04相同的。 (2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是□05相同的。 二、时间和空间的相对性 1．“同时”的相对性 (1)经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察也是□ 01同时的。 (2)相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察不一定是同时的。 2．长度的相对性 (1)经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做□ 02相对运动而不同。 (2)相对论的时空观：“长度”也具有相对性，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□ 03小。设与杆相对静止的观察者认为杆的长度为l 0，与杆有相对运动的人认为杆的长度为l ，则两者之间的关系是：l ＝□ 04l 0 1－? ?? ??v c 2 。 3．时间间隔的相对性 (1)经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔总是□05相同的。 (2)相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是□06不同的。设Δτ表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的时间间隔，Δt 表示相对事件发生地以v 高速运动的参考系中观察同样两事件的时间间隔，则它们的关系是：Δt ＝□ 07Δτ 1－? ?? ??v c 2。
相对论的发展
第八章 相对论的发展 教学目的与要求：掌握：狭义相对论的内容及建立过程。爱因斯坦是如何得到广义相对论的两个基本假设的；广义相对论的实验验证情况。熟悉：绝对时空观的困难；爱因斯坦的生平。 教学重点，难点：狭义相对论的内容及建立过程。爱因斯坦是如何得到广义相对论的两个基本假设的；广义相对论的实验验证情况。 教学内容： §1.相对论先驱者的思想 一 洛仑兹的收缩假说 迈克尔逊—莫雷实验的“零结果”在最初人们并没有因此否定静止以太的存在，反而认为是实验可能失败了。或力图对实验结果作出种种解释。其中最具代表性的理论假说是荷兰物理学家洛仑兹的收缩假说。 1．洛仑兹(H.A.Lorenzt) 1853年7月生于荷兰。1870年考入莱顿大学，主攻数学、物理学和天文学，1875年12月获得博士学位，1877年被乌得勒支大学聘为数学教授，同年莱顿大学授予他荷兰唯一的理论物理学教授席位（24岁）。1912年洛仑兹辞去莱顿大学教授职务，去政府部门任高等教育部部长。他创立了电子论，首次把以太和普通物质分开，1895年提出著名的洛仑兹力公式。他将经典电磁场理论发展到了最后的高度，为相对论的诞生创造了条件。他因其电子论对塞曼效应进行了定量解释，与塞曼分享了1902年诺贝尔物理学奖。 2．长度收缩假说的提出 1892年11月洛仑兹发表了《论地球对以太的相对运动》，用长度收缩假说解释了迈克尔逊—莫雷实验。他认为运动物体在其运动方向上的收缩，抵消了地球在以太中运行所造成的光程差，所以观察不到预期的条纹移动。他写到：“我终于想出唯一的方法来调和它与菲涅耳的理论：连接一个固体上的两点连线，如果开始平行于地球运动的方向，当它转过90℃后就不能保持原来的长度。如果令后一个位置的长度为L ，则前一个位置的长度为L(1-α)。”其中α=v2/2c2 。1895年洛仑兹给出了更精确的长度收缩系数为 22 1c v ? 洛仑兹一直认为这种收缩是真实的，是由分子运动引起的。这与爱因斯坦提出狭义相对论有本质区别。 3. 一级近似的解释及地方时 洛仑兹的上述收缩假说只涉及到v 2/c 2的这种二级近似。1895年，洛仑兹发表了《运动物体中电磁现象和光现象的理论研究》，提出了地方时概念，他对麦克斯韦方程组施加了一种变换。其中时间t 变为“当地时间” t′=t–(v/c2)x ，电场E 变换为E′=E+v×B/c ，磁场B 变换为B′=B-v×E/c ，结果发现麦克斯韦电磁场方程组的形式不变。由此证明其收缩假说可以准确到v/c 一阶范围。这样就解释了迈克尔逊—莫雷实验。 “当地时间”t’=t–(v/c 2)x ，指在物体上的测得的时间，它与坐标系的平移速度有关。它表明，好象在运动坐标系上的时钟走慢了。洛仑兹认为地方时只不过是一个数学假设，不具有真实的物理意义，而牛顿力学中的绝对时间才是唯一真实的时间。与此相反，爱因斯坦认为不存在所谓的绝对时间，地方时才是唯一真实的时间。 4．实验验证的失败 ①按照洛仑兹的长度收缩假说，物体的密度在不同的方向上会有所不同，这样光通过它
人教版高中物理选修3-4-15-相对论简介
第十五章相对论简介 教学目的： 1．了解相对论的诞生及发展历程 2．了解时间和空间的相对性 3．了解狭义相对论和广义相对论的内容 教学重点：时间和空间的相对性、狭义相对论和广义相对论 教学难点：时间和空间的相对性 教学过程： 一、狭义相对论的基本假设 牛顿力学是在研究宏观物体的低速（与光速相比）运动时总结出来的.对于微观粒子，牛顿力学并不适用，在这一章中我们还将看到，对于高速运动，即使是宏观物体，牛顿力学也不适用. 19世纪后半叶，关于电磁场的研究不断深入，人们认识到了光的电磁本质.我们已经知道，电磁波是以巨大的速度传播的，因此在电磁场的研究中不断遇到一些矛盾，这些矛盾导致了相对论的出现. 相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循的规律，而且改变了我们对于时间和空间的认识，它的建立在物理学和哲学的发展史上树立了一座重要的里程碑. 经典的相对性原理 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. 我们引用伽利略的一段话，生动地描述了一艘平稳行驶的大船里发生的事情.“船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向各方向飞行，鱼向各个方向随意游动，水滴滴进下面的罐中；你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不比向另一方向用更多的力.你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相同.当你仔细观察这些事情之后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速的，也不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化.你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动”通过这段描述以及日常经验，人们很容易相信这样一个论述：力学规律在任何惯性系中都是相同的.这个论述叫做伽利略相对性原理.相对性原理可以有不同的表述.例如还可以表述为：在一个惯性参考系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对于另一个惯性参考系做匀速直线运动；或者说，任何惯性系都是平权的. 在不同的参考系中观察，物体的运动情况可能不同，例如在一个参考系中物体是静止的，在另一个参考系中看，它可能是运动的，在不同的参考系中它们运动的速度和方向也可能不同.但是，它们在不同的惯性系中遵从的力学规律是一样的，例如遵从同样的牛顿运动定律、同样的运动合成法则…… 光速引起的困难
《相对论的诞生》同步练习1
《相对论的诞生》同步练习 课前预习练 1．______________________________的参考系称为惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系时就是惯性系．________________________不成立的参考系称为非惯性系．例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察到路边的树木、房屋向后方加速运动，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，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立，这里加速的车厢就是非惯性系． 2．经典相对性原理：________规律在任何____________中都是相同的．还可以表述为：在一个________________________内进行的任何力学实验都不能判断这个____________ 是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动；或者说，任何惯性参考系都是________的．3．狭义相对论的两个基本假设：(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中， ________________________都是相同的；(2)光速不变原理：__________的光速在 ________________________________中都是相同的． 4．某地发生洪涝灾害，灾情紧急，特派一飞机前往，飞机在某高度做匀速直线运动，投放一包救急品，灾民看到物品做曲线运动，飞行员看到物品做自由落体运动，物品刚好落到灾民救济处，根据经典时空观，则下列说法正确的是() A．飞机为非惯性参考系B．飞机为惯性参考系 C．灾民为非惯性参考系D．灾民为惯性参考系 课堂探究练 ［概念规律练］ 知识点一经典的相对性原理 1．一辆匀速行驶的汽车车厢内，实验者是否可以不受场地的影响，来进行用单摆测重力加速度的实验？ 2．以下说法中正确的是() A．经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的 B．经典物理规律也适用于高速运动的物体 C．力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的 D．力学规律在任何惯性系里都是等价的 知识点二光速不变原理 3．判断下面说法中正确的是() A．在以1 1 000c沿竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c大 B．在以1 1 000c沿竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c小 C．在以1 1 000c沿竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c D．在以 1 1 000c沿竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c 4．考虑以下几个问题：
狭义相对论推导详细计算过程
狭义相对论 狭义相对论基本原理： 1. 基本物理定律在所有惯性系中都保持相同形式的数学表达式，因此一切惯性系都是等价 的。 2. 在一切惯性系中，光在真空中的传播速率都等于c ，与光源的运动状态无关。 假设S 系和S ’系是两个相对作匀速运动的惯性坐标系，规定S ’系沿S 系的x 轴正方向以速度v 相对于S 系作匀速直线运动，x ’、y ’、z ’轴分别与x 、y 、z 轴平行，两惯性系原点重合时，原点处时钟都指示零点。 Ⅰ洛伦兹变换 现假设，x ’=k(x-vt) ①，k 是比例系数，可保证变化是线性的，相应地，S ’系的坐标变换为S 系，有x=k(x ’+vt) ②，另有y ’=y ，z ’=z 。将①代入②： x=k[k(x-vt)+vt ’] x=k^2*(x-vt)+kvt ’ t ’=kt+(1-k^2)x/kv 两原点重合时，有t=t ’=0，此时在共同原点发射一光脉冲，在S 系，x=ct ，在S ’系，x ’=ct ’，将两式代入①和②： ct ’=k(c-v)t 得 ct ’=kct-kvt 即t ’=(kct-kvt)/c ct=k(c+v)t ’ 得 ct=kct ’+kvt ’ 两式联立消去t 和t ’ ct=k(kct-kvt)+kv(kct-kvt)/c ct=k^2ct-k^2vt+k^2vt-k^2v^2t/c c^2=k^2c^2-k^2v^2 k= 2 2 /11c v - 将k 代入各式即为洛伦兹变换： x ’=2 2 /1c v vt x -- y ’=y z ’=z t ’= 2 2 2/1/c v c vx t -- 或有 x=k(x ’+vt ’) x ’=k(x-vt) =k(1+v/c)x ’ =k(1-v/c)x 两式联立， x’=k(1-v/c)k(1+v/c)x ’ k= 2 2 /11c v - Ⅱ同时的相对性
第6章 狭义相对论自测题答案
第六章 狭义相对论自测题 1、狭义相对论的基本假设是 物理规律在一切惯性系中都具有相同的数学表达形式。和 在任何惯性系中所测得的光在真空中的传播速度都是相等的。 2、写出洛伦兹坐标变换式。 3、写出相对论质量、相对论动量、相对论能量的表达式。 4、静止时边长为a 的正立方体，当它以速率u 沿与它的一个边平行的方向相对于S ￠系运动时，在S ￠系中测得它的体积将是多大？ 5、宇宙射线与大气作用时能产生π介子衰变，此衰变在大气上层放出叫做μ子的基本粒子。这些μ子的速度接近光速（0.998 c v =）。由实验测得的静止μ子的平均寿命等于 62.210 s -′，试问在8000 m 高空由π介子衰变放出的μ子能否达到地面？ 6、在S 系中观察到在同一地点发生两个事件，第二事件发生在第一事件之后2 s 。在S ￠系中观察到第二事件在第一时间后3 s 发生。求在S ￠系中这两个事件的空间距离。 7、在S 系中观察到在两个事件同时发生在x 轴上，其间距离是1 m 。在S ￠系中观察着两个事件的距离是2 m 。求在S ￠系中这两个事件的时间间隔。
8、一对双胞胎兄弟，20岁时，哥哥以0.8 c 的速度乘飞船一直不停的飞行，假设当弟弟30岁的时候哥哥返回到地球，则在弟弟所在的参考系看来哥哥比他要年轻了多少岁？ 哥哥所测的飞船里的时间是固有时'100.66t y y ==?= 所以年轻了4岁 9、一个质子的静止质量为27p 1.6726510kg m -= ，一个中子的质量为 27n 1.6749510kg m -= ，一个质子和一个中子结合成氘核的静质量为27D 3.3436510kg m -= 。求结合过程中发出的能量是多少MeV ？
《狭义相对论》
3狭义相对论 3.1狭义相对论基本假设 1. 有下列几种说法： (1) 所有惯性系对物理基本规律都是等价的． (2) 在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关． (3)在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同． 若问其中哪些说法是正确的, 答案是 (A) 只有(1)、(2)是正确的． (B) 只有(1)、(3)是正确的． (C) 只有(2)、(3)是正确的． (D) 三种说法都是正确的． 答案：(D) 参考解答： 光速不变原理和相对性原理是爱因斯坦在创立狭义相对论时提出的两大基本假设。光速不变原理：在真空中的任何惯性参考系上，光沿任意方向的传播速度都是C；相对性原理：所有物理规律在所有不同惯性参考系中的形式都相同。 所有选择，均给出参考解答，进入下一题。 3.2狭义相对论时空观 1. 在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的？ (1) 一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速． (2) 质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的． (3) 在一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生的． (4)惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些． (A) (1)，(3)，(4)．(B) (1)，(2)，(4)． (C) (1)，(2)，(3)．(D) (2)，(3)，(4)． 答案：(B) 参考解答： 在狭义相对论中，根据洛仑兹变换物体运动速度有上限，即不能大于真空中的光速；质量、长度、时间都是相对的，其测量结果取决于物体与观察者的相对运动状态，有动尺收缩和运钟膨胀的相对论效应。 对于所有选择，均给出以下思考题。 1.1相对论的时间和空间概念与牛顿力学的有何不同？有何联系？ 参考解答： 牛顿力学时空观的基本观点是，长度和时间的测量与运动（或说与参考系）无关；而相对论时空观的基本观点是，长度和时间的测量不仅与运动有关，还与物质分布有关。 牛顿力学时空概念是相对论时空观在低速（即运动速度远远小于光速）时的
第六章 狭义相对论
6.1相对论的基本原理和时空理论 认为时空和质量的测量有绝对意义,与观测者所处的参考系无关,这种绝对时空和绝对质量观念是经典力学的“公理”基础,其集中反映便是伽俐略变换.但从19世纪末年起,人们发现这种观念与电磁现象和高速运动的实验事实不符. 在迈克尔孙等人光速测量实验的基础上,爱恩斯坦于1905年创立了狭义相对论.这一理论的两个基本假设是: 相对性原理——物理定律在所有惯性系都有相同的形式； 光速不变原理——真空中的光速在所有惯性系沿任何方向都是常数c,与光源的运动无关. 间隔不变性间隔不变性是相对性原理与光速不变原理的数学表述.设惯性系中,任意两事件的空时坐标为和 ,定义两事件的间隔为 (6.1)在另一惯性系中,这两事件的空时坐标为,,间隔为 (6. 2)
惯性系概念要求空时坐标变换必须是线性变换,即,,而当两个惯性系的相对速度时,这两个惯性系将等同于一个惯性系.因而对任何两个惯性系,应当有 (6.3) 洛伦兹变换设惯性系以速度沿惯性系的x轴正向运动,两参考系相应坐标轴平行,时两参考系的原点重合(一个事件),由(6.3)式,可导出任一事件的空时坐标从系到系的变换——洛伦兹变换 ,,, (6.4) 其中 , (6.5)将(6.4)式中的换为,可得逆变换.当, (6.4)过渡到伽俐略变换. 因果律与相互作用的最大传播速度洛伦兹变换表明,时空的测量有相对意义,即测量结果与观测者所处的参考系有关,这是相对论时空观的一个方面.另一方面,是认为事物发展变化的因果关系有绝对意义,即因果关系不因参考系的变换而改变,从时间次序来说,就是在一个惯性系中,作为结果的事件必定发生在作为原因的事件之后,变换到任何其它惯性系,都必须保持这一时间次序.从这一要求出发,由
相对论
相对论（关于时空和引力的基本理论） 相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由阿尔伯特·爱因斯坦创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论的基本假设是相对性原理，即物理定律 与参照系的选择无关。 狭义相对论和广义相对的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理 的假设下，广泛应用于引力场中。相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。它发 展了牛顿力学，推动物理学发展到一个新的高度。 狭义相对性原理是相对论的两个基本假定，在目前实验的观测下，物体的运动与相对 论是吻合很好的，所以目前普遍认为相对论是正确的理论。 研究发展编辑 研究历程 广义相对论 1905年5月的一天，爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题，贝索按照马赫主义的观点阐述了自己的看法，两人讨论了很久。突然，爱因斯坦领悟到了什么，回到家经过反复思考，终于想明白了问题。第二天，他又来到贝索家，说：谢谢你，我的问题解决了。原来爱因斯坦想清楚了一件事：时间没有绝对的定义，时间与 光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙，经过五个星期的努力工作，爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。[1] 1905年6月30日，德国《物理学年鉴》接受了爱因斯坦的论文《论动体的电动力学》，在同年9月的该刊上发表。这篇论文是关于狭义相对论的第一篇文章，它包含 了狭义相对论的基本思想和基本内容。这篇文章是爱因斯坦多年来思考以太与电动力 学问题的结果，他从同时的相对性这一点作为突破口，建立了全新的时间和空间理论，并在新的时空理论基础上给动体的电动力学以完整的形式，以太不再是必要的，以太 漂流是不存在的。[2] 1907年，爱因斯坦撰写了关于狭义相对论的长篇文章《关于相对性原理和由此得出的结论》，在这篇文章中爱因斯坦第一次提到了等效原理，此后，爱因斯坦关于等效原 理的思想又不断发展。他以惯性质量和引力质量成正比的自然规律作为等效原理的根
人教版高中物理选修3教案 相对论的诞生 时间和空间的相对性
图示是目前世界上最为豪华的游轮之一。如果游轮在平静的海面上匀速前行,而你在游轮最底部的船舱内,看不到外面的大海和任何游轮之外的物体,你有什么方法能够得知轮船是在海面上匀速前进还是静止? 是的,在轮船没有加速度时,由于我们没有参考系(在船舱底部),所以无法判断轮船到底是匀速前进还是静止,只有具有加速度时我们才能够判断。对于惯性参考系来讲,一切物理规律都是等价的,只是它们的初始状态不同,这就是相对论的开始。怎么样?相对论没有你想象的那么难吧! 课时15.1相对论的诞生时间和空间的相对性 1.了解经典相对性的原理。 2.知道狭义相对论的实验基础,知道狭义相对论关于时空相对性的主要结论。 3.了解狭义相对论的两个基本假设。通过实例,了解时间和空间的相对性,体会相对论时空观与低速世界情景的差异。
4.了解经典时空观与相对论时空观的主要区别,体会相对论时空观的建立对人类认识世界的影响。 重点难点:狭义相对论的基本假设,长度与时间间隔的相对性。 教学建议:通过本节的学习,了解面对迈克耳孙—莫雷实验的结果,爱因斯坦通过否定以太的存在,同时否定了牛顿力学的绝对空间和绝对时间。了解狭义相对论的两个基本假设,同时以这两个原理为基础,通过对一些简单现象的分析和逻辑推理,得到“同时”的相对性与时间间隔的相对性。 导入新课:1994年初,一架意大利客机在非洲河岸上空飞行,突然,客机从地面控制室的雷达屏幕上消失了。正当机场工作人员焦急万分之际,客机又在原来的空域出现,雷达又追踪到了客机的信号,最后,这架客机安全降落在意大利内地机场。对此现象专家们认为,唯一的解释是在“失踪”的一刹那,时间“静止”不动了,或者说出现了时光倒流。同学们,时光真的会倒流吗? 1.相对论的诞生 (1)经典相对性的原理:力学规律在任何①惯性系中都是相同的。 (2)狭义相对论的两个基本假设 狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是②相同的。 光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是③相同的,光速与光源、观察者间的④相对运动没有关系。 2.“同时”的相对性 “同时”是指两个事件发生的时刻是一样的。“同时”的相对性是说,在一个惯性系中同时发生的两个事件,在另一个惯性系中则可能不是同时发生的,即“同时”是⑤相对的,也就是说,有人看到同时发生的事件,在其他观察者眼里可能不是同时发生的。
(完整版)相对论的诞生
相对论诞生 课型：新授 教学目标：知识与技能： （1）了解相对论诞生的历史背景，知道麦克耳孙一莫雷实验 （2）了解经典的相对性原理 （3）知道相对性原理与电磁规律之间的矛盾 （4）知道狭义相对论的两个基本假设 过程与方法： （1）了解对经典物理学内部矛盾的探索过程 （2）理解爱因斯坦建立相对论的科学探究思想和逻辑推理方法 情感态度价值观： （1）明确物理理论的发展的基础——实验 教学重点难点：狭义相对论的两点假设 教学方法：阅读小结 教学过程： 牛顿的经典力学的基础就是三大定律，形成于十七世纪，在以后的两个多世纪里，牛顿力学对科学和技术的发展起了巨大的推动作用。但是，进入二十世纪，物理学研究的领域开始深入到了微观高速领域 19世纪后半叶，在电磁场的研究中不断遇到一些矛盾，这些矛盾导致了相对论的出现． 一、经典的相对性原理 1、惯性系： 牛顿运动定律成立的参考系 2、伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的 还可表述为：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； 或者说：任何惯性系都是平权的。 二、相对性原理与电磁规律之间的矛盾 麦克斯韦电磁理论的困难： 光是电磁波；由于真空介电常数和磁导率是与参考系无关的常量，因此c也应是与参考系无关。这就是说在任何参考系中测得的光在真空中的速度都应该是同一数值。 但是，根据相对性原理，若以c表示某一参考系K中测得的真空中光的速度，c′为以u运动的K′系中测得的光在真空中的速度，根据伽利略变换，就应有：c′= c —u 矛盾激发：“在不同的惯性系中光速不同”——“任何参考系中光速度都应该是同一数值”，说明相对性原理涉及到接近光速的高速领域产生了明显的困难。 当时人们为了解决这个困难，提出了三种可能：
06第六章 狭义相对论作业答案
一．选择题 [ A ]1、（基础训练1）宇宙飞船相对于地面以速度v作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过?t(飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为(c表示真空中光速) (A) c·?t(B) v·?t(C) / c t??(D) 2) / ( 1c t c v - ? ?? 【提示】光讯号的速率为c，飞船的固有长度 = 飞船上的宇航员测得的长度 = c·?t [ B ]2、（基础训练2）在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s，若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s，则乙相对于甲的运动速度是(c表示真空中光速) (A) (4/5) c．(B) (3/5) c．(C) (2/5) c．(D) (1/5) c． 【提示】4 s是固有时。 3 5 5 t s v c ?=?=?== [ C ]3、（基础训练3）K系与K＇系是坐标轴相互平行的两个惯性系，K＇系相对于K系沿Ox轴正方向匀速运动．一根刚性尺静止在K＇系中，与O'x'轴成30°角．今在K系中观测得该尺与Ox轴成45°角，则K＇系相对于K系的速度是： (A) (2/3)c．(B) (1/3)c．(C) (2/3)1/2c．(D) (1/3)1/2c． 【提示】长度收缩。 K＇系中， x y l l ' ' 30 tan= ?；K系中：tan45y x l l = ；()2 1 'c v l l x x - =， y y l l' =； 因此， 2 2 2 2 1 1 30 tan 1 ' ' 45 tan c v c v l l l l x y x y - = - = = ，得： 3 2 c v= [ C ]4、（自测提高4）一匀质矩形薄板，在它静止时测得其长为a，宽为b，质量为m0．由此可算出其面积密度为m0 /ab．假定该薄板沿长度方向以接近光速的速度v作匀速直线运动，此时再测算该矩形薄板的面积密度则为 (A) ab c m2 ) / ( 1v - (B) 2 ) / ( 1c ab m v - (C) ] ) / ( 1[2 c ab m v - (D) 2/3 2 ] ) / ( 1[c ab m v - 【提示】长度收缩；质量与速度的关系。 ()2 1 'c v a a- =，b b='，()2 1 /c v m m- =→ '' ' b a m = σ ] ) /v( 1[2 c ab m - = 二．填空题 1、（基础训练7）一门宽为a．今有一固有长度为l0 (l0 > a )的水平细杆，在门外贴近门的平面内沿其长度方向匀速运动．若站在门外的观察者认为此杆的两端可同时被拉进此门，则该杆相对于门的运动速率u至少为() 12 l a c-．