物理必修ⅱ沪科版6.2狭义相对论的基本原理课件.
狭义相对论基础简.ppt
解：
（1）质量（能量）守恒：
M m0
m0 1 0.62
9 4 m0
（2）动量守恒：
（3）
P m0 0.6c 1 0.62
P MV V
3 4 P
m0c 3
4
m0c
1c
M
9 4
m0
3
Ek Mc2 M0c2 Mc2 Mc2 1V 2 / c2
3 (3 2 4
2 )m0c 2
解： （1）v
v u 1 vu / c2
0.6c 5 c 13
1 0.6 5
0.8c
13
（2）m
m0 1 v2 / c2
5 3
m0
（3） m
m0 1 v2 / c2
5 4 m0
Ek
mc2
m0c2
1 4
m0c2
7. 相对论碰撞：两相同粒子 A、B，静止质量均 为 m0，粒子 A 静止，粒子 B 以 0.6c 的速度与 A 发生碰撞，设碰撞后两粒子粘合在一起组成一复 合粒子。求：复合粒子的质量、动量和动能以及 运动速度。
解：
t2 t1 0.125s 1.25107 s ， x2 ' x1 ' 100m
t1
t1 ' ux1 1 u2
'/ c2 / c2
t2
t2 ' ux2 1 u2
'/ c2 / c2
t2
t1
t2
'
t1
' u(x2 1 u2
' x1 / c2
')
/
c2
t2 ' t1 ' t2 t1 1 u2 / c2 u(x2 ' x1 ') / c2 107 s 0.1s
高二物理竞赛课件：狭义相对论的基本原理
s2 s2
若事件1发生在二坐标系o与o重合时该点处，
c2t22 x22 y22 z22 c2t22 x22 y22 z22
(1)间隔不变性是光速不变性的数学表述,二事件间隔不随 参考系变化而变化是绝对的.
(2)若两事件在同一地点相继发生: s2 c2t 2
光沿MM1M的传播时间：
t1
l1 cv
l1 cv
2cl1 c2 v2
2l1 / c 1 v2 / c2
M2
l2
光沿MM2M的传播时间：
t2
2l2 C2 v2
2l2 / C 1v2 /C2
O
M
v
光程差为：
1 ct
c
2l2 / c 1 v2 / c2
1
2l1 / c v2 / c2
l2 l1
1 v2 / c2
2l2
l1
1
1 v2
/
c2
1
1 v2 / c2
2l2
l1
1
v2 c2
1
v2 2c2
l2
l1
v2 c2
v
c
麦—莫1887年实验时用 钠黄光,
l1 l2 11m, 5.9 10 7 m
若认为地球相对以太速度为地球பைடு நூலகம்对太阳速度
v 3104 m / s
2
l2 1 v2
/ c2
1
l1 v2
/
c2
M
l1
M1
P
仪器转动900后：
2
c
1
2l2 / c v2 / c2
2l1 / c 1 v2 / c2
2
1
物理必修ii沪科版狭义相对论的基本原理课件(“惯性”相关文档)共7张
x'(xvt)
x(x'vt')
正 y' y
逆 y y'
变 换
tz''z(t cv2 x)
变 换
zz'
t (t'cv2 x')
s s ' y
y
'
v
P(x,y,z,t)
* (x',y',z',t')
光速在任何惯性 系中均为同一常量 ，
zo
o'
z'
x ' 利用它将时间测量与 x 距离测量联系起来 .
关键概念：相对性和不变性 .
伽利略变换与狭义相对论的基本原理不符 .
Albert Einstein ( 1879 – 1955 ) 一2 狭义狭相义对相论对的论基的本基原本理原理 理爱论因特 斯色坦：的出哲于学简观单念而：归自于然深界奥应当. 是和谐而简单的. 关相爱2所理一关A一1关1关 爱所一2爱关2一22获 相爱所关光关） ） ） ）0l狭狭b键对因有论键键键因有因键得对因有键速键世e爱爱光光义义概 性 斯 的 特 狭 概 狭 概 概斯 的 狭 斯 概 狭 诺性 斯 的 概 在 概r纪t因因速速相相E念原坦惯色义念义念念 坦惯义坦念义贝 原坦惯念任念最i斯斯不不n对对：理的性：相：相：： 的性相的：相尔 理的性：何：伟s坦坦变变论论t相是哲参出对相对相相 哲参对哲相对物 是哲参相惯相e大相相原原i的的n对自学考于论对论对对 学考论学对论理 自学考对性对的对对理理基基(性然观系简的性的性性 观系的观性的学 然观系性性物性性：：1本本和界念都单基和基和和 念都基念和基奖 界念都和和理8原原7原原不的：是而本不本不不 ：是本：不本的：是不不,真 真学9理 理理理变普自等归原变原变变自等原自变原普自等变变–空空家他：：1性遍然价于理性理性性 然价理然性理遍然价性性中中,还9物物于规界的深界的界规界的5的的在.......理理51律应奥应应律应光光量...)9定定当当当当...0速速子律律5是是是是是是理年在在和和和和常常论和所所谐谐谐谐量量方1有有9而而而而，，面1的的5简简简简它它具年惯惯单单单单与与有先性性的的的的光光很后系系....源源多创中中或或的立都都观观重了具具察察要狭有有者者的义相相的的贡相同同运运献对的的动动论.表表无无和达达关关广形形，，义式式即即相..不不对依依论赖赖, 于于他惯惯于性性19系系0的的5年选选提择择出.. 了光量子假设, 为此他于1921年 爱 理因论斯特坦 色的 ：哲 出学 于观 简念 单： 而自归然 于界 深应 奥当. 是和谐而简单的. 一1）爱狭因义斯相坦对相论对的性基原本理原：理物理定律在所有的惯性系中都具有相同的表达形式 . 所有的惯性参考系都是等价的 .
沪科版高中物理必修二《狭义相对论的基本原理》ppt课件2
The laws of physics are the same for observers in all inertial reference frames. No frame is preferred .
The speed of light in vacuum has the same value directions and in all inertial reference frames.
c in all
“根据相对原理，物理现象的规律应该是同样的，无论是对于固定
不动的观察者，或是对于做匀速运动的观察者。这样我们不能够，也不 可能，辨别我们是否正处于这样一个运动状态 ”
“我失败的主要原因是我死守一个观念：只有变量 t 才能作为真正的时间， 而我的当地时间 t' 仅能作为辅助的数学量。”他写出了时空变换公式，可是 他不敢讲这个 t' 就是一个运动观察者的时间。
但是由于受到根深蒂固的绝 对时空观的影响，面对已发 现的相对论时空表示式，没 有从中找到正确的物理含义。
y y 104
z z 106
（ 109， 104， 106）对应的 S 系中的坐 即与 S 系中位置 9 4 6 标为 （ 1.16 10 ， 10 ， 10 ）。
洛仑兹1904年在爱因斯坦发表相对论之前就已将洛仑 兹公式推导出来，他已经走到了相对论的边缘，
t t' x' / c 2 1 ( / c )2
2. 若用两种方法测量伴星的运动周期：
例1 假定有两个惯性系 S与 S，其坐标轴互相平行， t0 S S S 时刻， 系与 系的坐标原点重合，之后 系相对于 系以速度 S 沿 轴运动。试求：在系 中 v 0.6c x 4 S t 2s （ 109， 10 ， 106） 时，与 系中位置坐标 对应的 系中的位 S S 置坐标。（上述坐标为国际单位）。
高中物理 6.2 狭义相对论的基本原理(选学)课件 沪科版必修2
关 30 m/s.
答案 10 m/s 30 m/s
第十二页，共19页。
例 2 下面关于伽利略相对性原理的说法中，正确的是( CD )
A．力学规律在任何参考系中都是相同的
B．惯性系就是静止不动的参考系
C．如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫
本
做惯性系，相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参
10 s 时速度：v1＝at＝10 m/s. 对地面上的观察者：
第十一页，共19页。
解法一 小球初速度 v0′＝20 m/s，
本 学
加速度相同：a＝mF＝1 m/s2，
案 栏
10 s 时速度：v2＝v0′＋at＝30 m/s.
目 开
解法二 根据速度合成法则，v2＝v1＋v0′＝(10＋20) m/s＝
解析 经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动，狭
义相对论是普遍适用的，故 A、D 项正确．
第十八页，共19页。
3．设某人在以速度为 0.5c 的飞船上，打开一个光源，则下列
说法正确的是
( D)
本
A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为 1.5c
学 案
B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为 0.5c
案 栏
5．在不同的惯性系中， 力学规律 都是相同的，也就是说各
目 开
个惯性系都是 等价的，这个观点叫做伽利略相对性原理．
关 6．狭义相对论的两个基本公设
(1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．这
个公设通常叫做爱因斯坦相对性原理．
(2)在一切惯性系中，光在真空中传播的速度都等于 c，跟光
源的运动无关．
本
(1)时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动
狭义相对论的基本原理PPT课件
个光信号。 经一段时间，光传到 P点。
我们可以把光到达P点看作一个事件。而事件是在一 定的空间和时间中发生的，可以用时空坐标来表示。
S P x,y,z,t 寻找 对同一客观事件，两
个参照系中相应的坐
S P x ,y,z,t
标值之间的关系。
.
4
1.洛仑兹坐标变换 •由光速不变原理：
x2y2z2c2t2 (1 )
S S u
P
xx O O’ ’
x 2y 2 z2 c2 t2(2 )
站在S和S/的人都认为自 己是静止不动的，而且
•由发展的观点：
光速也不变的。
u<<c 情况下，狭义 牛顿力学 yy zz
•由于客观事实是确定的：
x,y,z,t对应唯一的 x,y,z,t
下面的任务是，根据
设： x xt (3 )上述四式，利用比较
例2、设想一飞船以0.80c的速度在地球上空飞行， 如果 这时从飞船上沿速度方向抛出一物体，物体 相对飞船速 度为0.90c 。问：从地面上看，物体速度多大？
解： 选飞船参照系为S’系。 地面参照系为S系。
S S’ u
u0.80 c vx 0.90c
X(X’)
由洛仑兹速度变换关系可得：
vx
vx u
1
u c2
v x
0.90c0.80c 10.800.90
0.99c
.
13
下面我们来考察空间中的两个不同事件。
3.两个事件的时空关系
对于不同的两个事件：
S
事件1
(x1 , t1 )
事件2
x2,t2
S
x1 ,t1
x2 ,t2
两事件时间间隔 t t2t1 tt2 t1
物理沪科版必修2学案：课堂互动 6.2狭义相对论的基本原理6.3爱因斯坦心目中的宇宙 含解析 精品
课堂互动三点剖析一、狭义相对论的两条基本公设（1）相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式.在某个惯性系中，描述某个物理系统的某个物理过程的物理定律，在其他一切惯性系中对该系统该过程作出描述的物理定律皆保持不变.（2）光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空的光速c 都一样.在一切惯性系中观测的真空中传播的同一束光，不论沿任何方向，其速度大小都为c ，与光源或观察者的运动无S.【例1】 一列很长的火车在沿平直车道飞快地匀速行驶，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到车厢的前壁和后壁．对这两个事件说法正确的是（ ）A ．车上的观察者认为两个事件是同时的B ．车上的观察者认为光先到达后壁C ．地面上的观察者认为两个事件是同时的D ．地面上的观察者认为光到达前壁的时刻晚些解析：因为车厢是个惯性系，光向前、后传播的速度相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁，A 对．地面上的观察者认为地面是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度对地面也是相同的，但闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时间也就晚些，故D 也对.答案：AD温馨提示时间间隔的相对性．时钟相对于观察者静止时，走得快，即时间间隔变短；相对于观察者运动时观察者会看到它变慢，即时间间隔变长，也可说成运动的时钟变慢．生活中的速度都太小，同时的相对性觉察不到，体现了经典力学的特点，错选C.二、相对论时空观的理解1．时间延缓效应假设一列很长的火车在沿平直轨道飞快地匀速行驶，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁.车上的观察者认为两个事件是同时的，在他看来这很好解释，因为车厢是惯性系，光向前、向后传播的速度相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁.车下的观察者则不以为然，他观测到，闪光先到达后壁，后到达前壁.他的解释是：地面也是一个惯性系，闪光向前、向后传播的速度对地面也是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行驶了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达车厢前壁的时刻也就晚些，这两个事件不同时.2．运动的时钟变慢假设车厢地板上有一个光源，发出一个闪光.对于车上的观察者来说，闪光到达光源正上方h 高处的小镜后被反射，回到光源位置，往返所用的时间为Δt′；对于地面上的观察者来说，情况有所不同.从地面上看，在光的传播过程中，火车向前运动了一段距离，因此被小镜反射后又被光源接收的闪光路径是沿折线的，所用时间为Δt ，则有Δt=2)(1c v t -'∆，因为分母中1-(cv )2＜1，所以总有Δt ＞Δt′. 3．运动物体的长度缩短一个物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大；相对于观察者运动时，观察者在运动方向上观测，它的长度要缩短，速度越快，缩得越短，即l=l 02)/(1c v -，因为1-(c v )2＜1，所以有l ＜l 0.4．物体质量随速度的增加而增大：当速度接近光速时，质量趋于无穷大.如果物体的运动速度比光速小很多，物体运动的质量和物体静止时的质量相等.关系式：m=20)(1cv m -. 5．质能关系爱因斯坦著名的质能关系式是：E=mc 2，当物质的质量减少或增加时，必然伴随着能量的增加或减少.如果用Δm 表示物体质量的变化，ΔE 表示能量的变化量，那么它们的关系可以表示为ΔE=Δmc 2.【例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，那么按照火车上人的测量，闪光先到达前壁还是先到达后壁？火车上的人怎样解释自己的测量结果？答案：火车上的人测得，闪光先到达前壁.由于地面上的人测得闪光同时到达前后壁，而在光向前后两壁传播的过程中，火车要相对于地面向前运动一段距离，所以光源发光的位置一定离前壁较近，这个事实对于车上、车下的人都是一样的.在车上的人看来，既然发光点离前壁较近，各个方向的光速又是一样的，当然闪光先到达前壁.各个击破类题演练 1如图6-3-1所示，地面上A 、B 两个事件同时发生，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说，哪个事件先发生？图6-3-1解析：可以设想在事件A 、B 发生时，A 、B 处各发出一个闪光.然后将“两闪光相遇”作为一个事件，发生在线段AB 的中点，这在不同参考系中看都是一样的.“相遇在中点”这个现象在地面参考系中很容易解释：两个闪光同时发出，两个闪光传播的速度一样，当然在线段的中点相遇.火箭上的人则有如下的推理：地面在向火箭方向运动，从闪光发出到两闪光相撞，线段中点向火箭的方向运动了一段距离.因此闪光B 传播的距离比闪光A 长些，既然两个闪光的光速相同，一定是闪光B 发出的早些.答案：B 事件先发生变式提升 1在沿直线匀速高速行驶汽车的地板上，有一个光源，发出了一个闪光，闪光到达光源正上方h 高处的小镜后被反射回到光源位置，往返所用的时间为Δt ．则下列说法正确的是（ ）A ．车上的人认为时间为Δt ＝2h ／cB ．车上的人认为时间为Δt ＞2h ／cC ．地上的人认为时间为Δt ＞2h ／cD ．地上的人认为时间为Δt ＝2h ／c解析：车上的人认为闪光沿竖直方向到达小镜又沿竖直方向被反射，所以A 对．车下的人认为被接收的反射光是沿斜线传播的，故路程较远，而光速又不变，时间较长，C 对．答案：AC类题演练 2一个杆沿着车厢运动的方向固定在火车上，和车一起运动．在火车上的人看来，杆是静止的，测得杆长为L ，地面上的人认为车是运动的，测得杆长为L′.则下列说法中正确的是……（ ）A ．地面上的人与车上的人测得杆长相等，即L ＝L′B ．地面上的人与车上的人测得杆长不相等，即L ＞L′C ．地面上的人与车上的人测得杆长不相等，即L ＜L′D ．测得的长度无法比较解析：在火车上的人看来，杆是静止的，地面上的人看到杆在运动，因动杆变短，故地面上的人测得的长度较小．答案：B变式提升 2如图6-3-2所示，A 、B 、C 是三个完全相同的时钟，A 放在地面上，B 、C 分别放在两个火箭上，以速度v B 、v C 朝同一方向飞行，且v B ＜v C .地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个走得最快？图6-3-2解析：地面上的观察者认为C 钟走得最慢，因为它相对于观察者的速度最大.根据公式Δt=2)(1c v t -'∆可知，相对于观察者的速度v 越大，其上的时间进程越慢.地面时钟v ＝0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面时钟走得最快.答案：C 钟走得最慢；A 钟走得最快.。
物理第六章狭义相对论基础PPT课件
第18页/共51页
洛仑兹坐标变换式
正变换
逆变换
x
x ut
1
u2 c2
y y
z z
t
t
u c2
x
2
1 u2 c 第19页/共51页
x x' ut '
1
u2 c2
y y
z z
t
t'
u c2
x'
1
u2 c2
令 u
c
正变换
1 1 2
逆变换
x x ut x x ut
y y
第2页/共51页
v ' a'
正变换：
把S′系的各量用S系的各量表示。
y
y’
u
P(x, y, z, t)
ut o
o’ z
z’
坐标变换
x' x ut y' y z' z t' t
x’
x’
x x
速度变换
加速度变换
vx vx u
vy vy
a' a
vz vz
——伽利略变换式
第3页/共51页
o
x1
第14页/共x251页 x
l x2 x1 ut
Δt是B′、A′相继通过 x1这两个事件之间的固有时。
l和l ' 之间有什么关系呢？
在S′系，棒静止，由于S系向左运动，x1这一点相继经过B′和A′端。
y
u
o
y
u
o o′ y′
o′
y′
A’
A′ x1
x1经过A′和B′两事件之间的时间间隔，在S’ 系中测量为：
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2
你读过普希金关于“运动”
的一首诗吗？
下面请你读读，体会其中的
哲理。
看看您从中能得到什么启示。
3
世界上没有运动， 一个满腮胡须的哲人说。 另一个哲人不开口， 却在他面前来回地走。 他这个反驳真再有力不过。 人们都赞美这个奥妙的答复。 可是，先生们， 这个有趣的事件， 使我想起了另外一个例子： 谁都看见太阳每天在我们的头上走， 然而正确的却是固执的伽利略。
那么请问我们应该按照那一种理论来计算呢？ 你认为答案应该是什么？
答案：(1)、(2)、(3)三种情况B测得的光速均为c。
26
Байду номын сангаас7
28
29
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
时空观的重大变革
14
15
16
17
18
19
20
AD
21
B
22
C
23
?
24
• （1）如果参考系O′相对参考系O静止，那么 观察者B测得的光速是多少？ • （2）如果参考系O′相对参考系O以大小为v 的速度向右做匀速直线运动， 那么观察者B
测得的光速是多少？
• （2）如果参考系O′相对参考系O以大小为v 的速度向左做匀速直线运动，那么观察者B 测得的光速是多少？
25
分析：
如果按照经典力学的速度合成公式进行运算，
那么：（1）测得的光速c; （2）测得的光速c-v; （3）测得的光速c+v 如果根据狭义相对论的光速不变原理来推断，
那么三种情况下测得的光速均为c。