幻灯片 1第1节 高速世界
----
幻灯片 21．初步了解经典时空观被突破的过程和爱因斯坦构造新
理论的方法．
2．了解相对论时空观的主要思想，能根据相对论时空观
进行公式推导，并解释一些现象．
3．认识经典力学的使用范围和局限性．
4．体会科学研究方法和尊重实验事实的科学态度对人类
认识自然的重要作用．
----
幻灯片 3相对性原理：_____________在一切惯性参考系中都具有相同的形式．
相对性原理表明，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形式不变．
内容：在一切___________中，测量到的真空中的_____都一样．
光速不变原理
一、高速世界的两个基本原理
所有物理规律
惯性参考系
光速c
----
幻灯片 4光速不变原理表明，在一切惯性系中观测在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关．
内容：将一只高速运动的时钟与另一系列静止的同步钟相比较，发现_________变慢了，这个效应叫做时间延缓效应，时间延缓效应也称作时间膨胀．
表达式________________．
二、时间延缓效应
运动的钟
----
幻灯片 5三、长度收缩效应
思考 我们平时为何观察不到这种长度收缩效应呢？
自身长度
长度收缩
----
幻灯片 6在经典力学中，物体的质量与物体的_____无关．但在相对论中，运动物体的质量随其_________的变化而变化．
其中m为物体的_________，m0为_________，v为物体相对惯性系的运动速度．
思考 一个物体被加速、加速、再加速，它的速度会增大到等于甚至大于光速c吗？为什么？
提示 由质速关系可知，物体的质量随着速度的增大而增大，当速度接近光速时，物体的质量趋于无穷大，物体的加速度趋于零，因此物体被加速时，其速度不可能等于甚至大于光速.
四、质速关系
运动
运动速度
静止质量
运动质量
----
幻灯片 7在经典物理学中，质量和能量是两个彼此独立的概念，而相对论的结论则是：质量和能量是密切关联的并且是可以相互转化的．
质能关系方程的两种形式：
(1)E＝_____
式中，m是物质的质量，单位是kg；c是真空中的光速，单位是m/s；E则是物质的能量，单位是J.
若某个物体静止质量为m0，则它对静止的观察者来说，其能量E＝m0c2，称为静能量．任何静质量不为零的物体，都蕴含着巨大的能量．
(2)ΔE＝ _____
式中Δm表示物体质量的变化量，ΔE表示能量的变化量．
五、质能关系
mc2
Δmc2
----
幻灯片 8六、时空弯曲
爱因斯坦的理想实验：
科学预言：_________能使光线弯曲，_____也能使光线
弯曲．在宇宙中，物质_____大、_____高的区域时空弯
曲___；物质稀少的地方，时空弯曲小．
实验验证：恒星的光线在太阳附近弯曲数据与广义相对
论预言相当吻合．
进一步推理：光线在引力场中的弯曲可_____为空间本身
被引力弯曲．引力不但影响_____，而且影响____即时空
弯曲．
加速运动
引力
能量
密度
大
等效
空间
时间
----
幻灯片 9一、如何理解时间延缓效应和长度收缩效应
时间延缓效应
----
幻灯片 10长度收缩效应
在通常情况下，物体的速度很小时，相对论效应极其微小，可忽略不计，就简化为经典物理学，只有在高速运动时，相对论效应才显著．
温馨提示 1.时间延缓效应是一种观测效应，不是时钟走快了或走慢了，也不是被观测过程的节奏变化了．
2．长度收缩效应也是一种观测效应，并不是物体本身发生了收缩，另外在垂直于运动方向不发生收缩效应现象．
----
幻灯片 11(1)经典物理学的观点
经典力学认为物体的质量是物体的固有属性，与物体所在的位置、时间和运动的状态等均无任何关系．但由牛顿第二定律F＝ma可知，物体将匀加速至光速，甚至超过光速．但这是不可能的．
(2)相对论的观点
二、如何理解质速关系和质能关系？
质速关系
----
幻灯片 12(1)经典物理学的观点
在经典物理学中，质量和能量是两个独立的概念．
(2)相对论的观点
由爱因斯坦的相对论及基本力学定律可推出质量和能量具有如下关系：E＝mc2或ΔE＝Δmc2.
温馨提示 1.任何质量m都对应着一定的能量mc2，即任何静止的质量不为零的物体，都贮存着巨大的能量．
2．质量和能量是物质不可分离的属性．
3．核能的发现和利用让爱因斯坦的质能关系得到了验证．
质能关系
----
幻灯片 13 关于狭义相对论的基本假设，下列说法正确的是( )．
A．在不同惯性系中，力学规律都是相同的
B．在不同的惯性系中，真空中的光速是不同的
C．在不同参照系中，一切物理规律都是相同的
D．对任何惯性系，真空中的光速都是相同的
解析 狭义相对论的基本假设均建立在惯性参考系的基础上，故A、D正确．
答案 AD
【典例1】
两个基本原理
----
幻灯片 14 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
【变式1】
----
幻灯片 15 太阳内部不停地发生着剧烈的热核反应，太阳每秒钟向外释放的能量约为3.8×1026 J，则太阳的质量每秒钟减少多少？
解析 太阳向外释放出巨大的能量必然伴随着自身质量的减少，由ΔE＝Δmc2得太阳每秒减少的质量为
答案 4.2×109 kg
【典例2】
质能关系的应用
----
幻灯片 16 一被加速器加速的电子，其能量为3.0×109 eV，试问：
(1)此时电子的质量是其静质量的多少倍？
(2)此时电子的速率为多少？(电子的静质量为0.91×10－30 kg)
答案 (1)5 857倍 (2)0.999 999 985 c
【变式2】
----
幻灯片 171．如图6－1－1所示，强强乘坐速度为0.9 c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5 c．强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光速的传播速度为 ( )．
高速世界的两个基本原理
图6－1－1
----
幻灯片 18A．0.4 c B．0.5 c C．0.9 c D．1.0 c
解析 根据光速不变原理，在任何参照系中测量的光速都是c，D正确．
答案 D
----
幻灯片 19如果飞船以0.75 c的速度从你身边飞过，飞船上的人看飞船上的一个灯亮了10 min，你观测到这个灯亮的时间约为多少？
答案 约15 min
时间延缓效应和长度收缩效应
2．
----
幻灯片 20甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子，则下列说法正确的是 ( )．
A．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大
B．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小
C．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度大
D．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度小
3．
----
幻灯片 21答案 BD
----
幻灯片 22为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击铀原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是 ( )．
A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2 B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2
C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2 D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c2
质速关系和质能关系
4．
解析
答案 B
----
幻灯片 23单击此处进入 活页规范训练
----
【点此下载】