D相对论简介选讲义修-综合PPT
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相对论基础课件PPT
03
麦克斯韦方程组
英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的麦克斯韦方程组是经典物
理学理论的重要组成部分，也为相对论的提出提供了重要的启示。
人物背景
爱因斯坦
相对论的创始人，他通过深入思 考和实验验证，提出了相对论的 基本原理和数学表述，为现代物 理学的发展做出了巨大贡献。
马克斯·普朗克
德国物理学家，他提出的量子假 说为相对论的提出奠定了基础， 也为物理学的发展开辟了新的道 路。
详细描述
根据狭义相对论，当观察者以高速运动时，其测量到的长度会相对于静止观察者来说变短。这是因为 长度并不是绝对的，而是相对于观察者的参考系而言的。这
描述了不同惯性参考系之间的坐标和时 间的变换关系。
VS
详细描述
洛伦兹变换是狭义相对论中的一个基本概 念，它描述了不同惯性参考系之间的坐标 和时间的变换关系。通过洛伦兹变换，我 们可以将一个参考系中的测量结果转换到 另一个参考系中，从而解释了在不同参考 系中观察到的物理现象之间的差异。
04
广义相对论
等效原理
总结词
等效原理是广义相对论的基本原理之一，它 指出在小区域内无法通过任何实验区分均匀 引力场和加速参照系。
详细描述
等效原理认为，在任意小的空间区域内，我 们无法通过任何实验区分均匀引力场和加速 参照系，因为它们产生的物理效应在局部范 围内是相同的。这意味着在任意小区域内， 无法通过任何实验区分均匀引力场和加速参 照系。
对科技的影响
推动了技术革新
01
相对论预言的某些现象，如光电效应等，为技术应用提供了新
的思路和方向，推动了科技的发展。
提高了能源利用效率
02
相对论揭示了质能转化的原理，为核能利用和开发提供了理论
相对论基础讲义PPT共19页
在经典时空观基础上建立的时、空变换法则：
3. 伽利略变换
研究P点运动
y
y/
P(x , y , z , t ) 时空坐标
S系
S/系
(x/, y/, z/ , t /)
o z
z/
o/ x u x/
S/系相对于S系以速度 u沿x正向作匀速直线运动
t = t / =0时， o 、o/ 重合
今后讨论狭义相对论使用的条件
1
x 射线 19世纪末20世纪初，物理学三个重大发现： 电子
放射性 从此，人们对物质世界的认识进入了微观领域。
在微观领域中，实验事实和经典理论发生尖锐的矛盾， 经典理论在取得巨大成绩的面前遇到了不可逾越的障碍：黑 体辐射、迈克尔逊—莫雷实验等。
为解决这些困难，一批年轻物理学家：爱因斯坦、普朗 克、波尔、德布洛意等等，敢于冲破经典理论的束缚，提出 一套全新的理论，导致了近代物理的诞生。
1900年， 普朗克 提出——量子论 1905年，爱因斯坦提出——狭义相对论、广义相对论
2
相对论和量子论是近代物理的二大理论支柱，在此理论 的基础上，人们逐步抛弃改变旧的观点。近代物理的迅速发 展不仅在理论上获得极大成功，而且导致科学技术方面的重 大革命：
原子弹、氢弹的爆炸，核能的利用； 半导体器件、大规模集成电路、计算机日新月异的发展； 激光、光纤通讯……
对于力学的运动规律，一切惯性系都是等价的。
如：测量一长度，或一段时间
甲
尺
乙 甲、乙测尺长度 和石子落下时间
同一空间的大小 同一物理过程的时间
与惯性系无关（绝对时空观）
在不同惯性系中，对同一物理过程，规律一样，但看到 的结果不一样，因此要用一个变换。
相对论简介课件PPT
时间膨胀是由于观察同一个物理过程 的参照系之间时间测量标准不同所导 致的，与光速不变原理密切相关。
时间膨胀现象
当观察同一个物理过程的参照系之间 相对运动时，时间会变慢，即时间膨 胀现象。
长度收缩现象及解释
长度收缩定义
长度收缩是指观察同一个物体的 长度在运动的参照系中会比静止
的参照系中更短。
长度收缩现象
03 广义相对论主要内容
等效原理及其意义
01
02
03
等效原理的表述
在局部范围内，加速系中 的物理规律与均匀引力场 中的物理规律完全相同。
等效原理的意义
揭示了引力与加速系中惯 性力之间的等效性，为广 义相对论的建立奠定了基 础。
实验验证
通过自由落体实验、扭秤 实验等验证了等效原理的 正确性。
时空弯曲概念与模型
04 相对论在物理学领域应用
粒子物理学中相对论效应
粒子速度接近光速时，时间膨胀 和质量增加的现象变得显著。
相对论提供了描述高速粒子行为 的数学框架，如狄拉克方程等。
在粒子加速器和高能物理实验中， 必须考虑相对论效应对粒子轨迹
和能量的影响。
天文学中恒星演化模型
相对论对于理解恒星内部结构 和演化过程至关重要。
发展新的相对论应用领域
相对论在航空航天、全球定位系统等领域的应用已经取得了显著成效， 未来有望在更多领域发掘相对论的应用潜力。
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原子钟精确计时原理
利用原子能级跃迁时释放的精确频率作为计时标准，同时 考虑相对论效应对原子钟计时精度的影响，确保原子钟的 长期稳定性和准确性。
原子钟的应用
广泛应用于航空航天、通信、导航等领域，提高了时间计 量的准确性和精度。
《相对论简介》PPT课件
F'
m' a'
d( m' v'
)
dp'
dt' dt'
即牛顿定律同样成立。
牛顿绝对时空观
牛顿相对性原理
9
§12.2 爱因斯坦相对性原理和光速不变
一、伽利略变换的困难
电磁场方程组不服从伽利略变换(对不同的惯性系有不 同的形式）。
光速C。
根据伽利略变换，在两个不同的参考系S、S’中测光速，有
会吗
2
爱因斯坦: Einstein 现代时空的创始人
二十世纪的哥白尼
宏观、低速
微观、高速
3
主要内容： 狭义相对论的基本假设 同时性的相对性 洛仑兹变换式 运动时钟变慢和长度缩短 洛仑兹速度变换 相对论性质量和动量 相对论性能量 相对论性力和加速度间关系
4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
§12.1 力学相对性原理和伽利略变换
一、力学相对性原理
思考：在牛顿力学中，我们知道，力F对物体做功，可 使物体的动能Ek增加。如果此力持续不断地对这个物体做功， 则物体的动能会变为∞！
可能吗
一个科学的假设：一小孩出生后，立即把他30岁的父亲 送上高速飞行的宇宙飞船。待小孩40岁时，其父亲返回，其 父根据他所带的校准的时钟测出的时间只过了20年，即他年 龄是50岁！
x x
z z'
7
由绝对时空观，
x x ut
y y
x x ut y y
z z
z z
t t
t t
正变换
逆变换
伽利略坐标变换
y S y S u
P u ( x,y,z ) ( x' , y' ,z' )
高中物理第十五章相对论简介本章整合课件新人教选修3_
=
3.504 × 10 − 10, 比值非常小。
答案：4
9
×
1010
kg
7.008 × 1020 kg
远小于太阳的总质量
静止的观察者所测得的长度l0要小,具体关系为
l=l0
1-
������
2
。
������
专题一 专题二
3.时间的相对性(时间延缓效应)。
在某运动的惯性系中发生了两个事件,在某参考系(例如地面)中的
观察者认为两个事件时间间隔Δt,比相对该参考系运动的惯性系
(例如飞船中)中观察者认为两个事件发生的时间间隔Δτ要长。
几个结论 强引力场附近的时间进程会变慢
专题一 专题二
专题一 相对论的时空观
1.“同时”的相对性。
在某一惯性参考系中,同时发生的两个事件,在另一个相对该惯
性系做匀速直线运动的惯性系中观测不再同时。其观测结果是沿
运动方向靠前的事件先发生。
2.长度的相对性(尺缩效应)。
沿杆方向与杆有相对运动的观察者所测得的杆的长度l比与杆相对
第十五章 相对论简介 本章整合
相对论简介
狭义相对性原理 两个基本假设
光速不变原理 同时的相对性
相对论时空观
������2 长度的相对性:������ = ������0 1- ������2 时间间隔的相对性:Δ������ = Δ������
狭义相对论
1-
������2 ������2
相对论的速度变换定律:������
量为
Δm=
������ ������2
=
4×1026 (3×108)2
kg=
4 9
×
1010
kg。
选修34《相对论简介》PPT课件
与黑体辐射有 关
量子理论诞生
与光速问题有 关
相对论诞生
正是这两朵小小的乌云，冲破了经典物理学的
束缚，打消了当时绝大多数物理学家的盲目乐
观情绪，为后来建立近代物理学的理论基础作
出了贡献。
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
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
伽利略相对性原理是作为基本假 设提出来的，它之所以为人们接受承 认，一方面是因为牛顿力学在解决力 学问题上获得的巨大成功；另一方面 是因为它与人们的经验相符。
但是十九世纪中叶，人们在研究 与物体运动有关的电磁现象时，发现 电磁现象的规律不符合相对性原理。
其中最典型的就是光速的问题。
二、相对性原理与电磁规律
（1564-1642） （1642-1722）
（1831-1879）
物 理 学 关 键 概 念 的 发 展
1600
力学
电磁学
热力学
1700
1800
1900
2000
19世纪末期，以经典力学、热力学和统计物理、电磁场理 论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系，自然界的各 种物理现象几乎都能用这些理论解释。
19世纪末电磁理论在麦克斯韦的推动下达到了 顶峰。他的成就在于将当时所有已知的电磁学 的知识归纳集中于四个方程之中：
C 1
00 0 8.85 1012 C 2 N 1 m 2 0 1.26 106 N s2 C 2
C 2.99 108 m / s
由麦克斯韦方程组可以直接得出：电磁波的 速度等于光速C，并不涉及参考系的问题， 这与经典力学的速度合成法则一致吗？
我的理论被证实过一万次也不能证明这 个理论是正确的，相反，只要有一次发现是 错误的，那就足以证明这个理论是错误的。
新课标物理选修第十五章相对论简介全章PPT课件 人教课标版3
一、超越狭义相对论的思考 爱因斯坦思考狭义相对论无法解 决的两个问题： 1、引力问题 万有引力定律无法纳人狭义相对 论的理论框架； 2、非惯性系问题 狭义相对论只适用于惯性系，为 什么惯性系具有这样的地位？狭义 相对论无法解释
二、广义相对性原理和等效原理
1、广义相对性原理： 在任何参考系中，物理规律都是相同的。 伽利略相对性原理 力学规律在任何惯性系都是相同的 爱因斯坦狭义相对性原理(1905年) 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都有 是相同的；
第十五章
相对论简介
第四节 广义相对论简介 （第1课时）
复 习
一、狭义相对论的两点假设： 1、狭义相对性原理 在不同的惯性参考系，一切物理 规律都是相同的 2、光速不变原理 真空中的光速在不同的惯性参考 系中是相同的，光速与光源、观察者 间的相对运动没有关系。
二、由狭义相对论推出的几个结论 1、“同时”的相对性
2、动尺变短
l l0
t
v 1 c
t0
2
3、动钟变慢
v 1 c
2
4、速度变换公式
u v u u v 1 2 c
5、相对论质量 m
m0 v 1 c
2
6、质能方程
Emc
2
阅读思考题
Hale Waihona Puke 1、狭义相对论遇到哪两个无法解决的 问题？ 2、广义相对论的两个基本原理是什么？ 与狭义相对论的两个假设有什么不 同？ 3、根据广义相对论的两个基本原理可 以导出那些重要结论？
1、聪明的人有长的耳朵和短的舌头。 ——弗莱格 2、重复是学习之母。 ——狄慈根 3、当你还不能对自己说今天学到了什么东西时，你就不要去睡觉。 ——利希顿堡 4、人天天都学到一点东西，而往往所学到的是发现昨日学到的是错的。 ——B.V 5、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。 ——洛 克 6、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。 ——阿卜· 日· 法拉兹 7、学习是劳动，是充满思想的劳动。 ——乌申斯基 8、聪明出于勤奋，天才在于积累 －－华罗庚 9、好学而不勤问非真好学者。 10、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。 11、人的大脑和肢体一样，多用则灵，不用则废 －茅以升 12、你想成为幸福的人吗？但愿你首先学会吃得起苦 －－屠格涅夫 13、成功＝艰苦劳动＋正确方法＋少说空话 －－爱因斯坦 14、不经历风雨，怎能见彩虹 －《真心英雄》 15、只有登上山顶，才能看到那边的风光。 16只会幻想而不行动的人，永远也体会不到收获果实时的喜悦。 17、勤奋是你生命的密码，能译出你一部壮丽的史诗。 1 8．成功，往往住在失败的隔壁！ 1 9 生命不是要超越别人，而是要超越自己． 2 0．命运是那些懦弱和认命的人发明的！ ２1．人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！ ２2．世界上大部分的事情，都是觉得不太舒服的人做出来的． ２3．昨天是失效的支票，明天是未兑现的支票，今天才是现金． ２4．一直割舍不下一件事，永远成不了! ２5．扫地，要连心地一起扫！ ２6．不为模糊不清的未来担忧，只为清清楚楚的现在努力． ２7．当你停止尝试时，就是失败的时候． ２8．心灵激情不在，就可能被打败． ２9．凡事不要说＂我不会＂或＂不可能＂，因为你根本还没有去做！ ３0．成功不是靠梦想和希望，而是靠努力和实践． ３1．只有在天空最暗的时候，才可以看到天上的星星． ３2．上帝说：你要什么便取什么，但是要付出相当的代价． ３3．现在站在什么地方不重要，重要的是你往什么方向移动。 ３4．宁可辛苦一阵子，不要苦一辈子． ３5．为成功找方法，不为失败找借口． ３6．不断反思自己的弱点，是让自己获得更好成功的优良习惯。 ３7．垃圾桶哲学：别人不要做的事，我拣来做！ ３8．不一定要做最大的，但要做最好的． ３9．死的方式由上帝决定，活的方式由自己决定！ ４0．成功是动词，不是名词！ 20、不要只会吃奶，要学会吃干粮，尤其是粗茶淡饭。
高中物理第15章相对论简介课件选修34高二选修34物理课件
3．(2013·江苏物理，12B)如图所示，两艘飞船 A、B 沿同一 直线同向飞行，相对地面的速度均为 v(v 接近光速 c)．地面上测 得它们相距为 L，则 A 测得两飞船间的距离________(选填“大 于”、“等于”或“小于”)L.当 B 向 A 发出一光信号，A 测得该 信号的速度为________．
答案 A
12/9/2021
第十七页，共二十七页。
2．(2011·江苏物理)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三 座铁塔 A、B 和 C.假想有一列车沿 AC 方向以接近光速行驶，当 铁塔 B 发出一个闪光，列车上的观测者测得 A、C 两铁塔被照亮 的顺序是( )
A．同时被照亮 C．C 先被照亮
12/9/2021
12/9/2021
第八页，共二十七页。
6．相对论质量
物体以高速 v 运动时的质量 m 与静止时的质量 m0 之间的关
系是 m＝
1m－0 vc 2.
7．质能方程式
爱因斯坦的质能方程：E＝mc2.
质量亏损 Δm 与对应的能量变化 ΔE 之间的关系：ΔE＝Δmc2
12/9/2021
第九页，共二十七页。
8．广义相对论 (1)广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的． (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．
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
12/9/2021
第二十四页，共二十七页。
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