2018-2019学年鲁科版必修2 6.1 高速世界 课件(15张)
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【新教材】高中物理 新鲁科版 必修2 6.1 高速世界 课件
相对论
相对论主要是关于物质运动与时间空间关系的理 论.其中局限于惯性参考系的理论称为狭义相对 论，推广到一般参考系和包括引力场在内的理论 称为广义相对论. 提出原因：迈克尔孙—莫雷实验结论与经典时空 观及衍生出的以太学说相违背. 爱因斯坦通过对电磁理论研究，意识到实验的困 境是由于时空观造成的. 他彻底抛弃“以太”的 概念，提出相对论的两条基本假设.基于这两条 基本假设， 爱因斯坦建立了狭义相对论，把物 理学推进到高速领域.
m m0
1
v2 c2
高速运动的物体其质量测得值会非常大，并随 着速度趋于光速c而无限增大.
但事实告诉我们，一个真实 的物体质量是确定值、有限大
结论：一个真实的、静止质量不为零的物体，相对任 何惯性的运动速度都不可能达到或超过光速c.
质能关系
按照相对论及基本力学定律可推导出质量和能量具 有如下关系：
过程经历的时间为 t （运动的钟比静止的钟走得慢）
设车厢高度为h，列车行驶速度为v,则
t' 2h c
t
4h2 c2 v2
t t'
1
v2 c2
例1：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vB和vC朝同一方向飞行， vB<vC，地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个走
6.1 高速世界
迈入新世界
在1900年,英国物理学家开尔文在一篇瞻望二十
世纪物理学的文章中他先说：“在已经基本建
成的物理学大厦中,后辈物理学家只要做一些零
碎的修补工作就行了……”,接着他又说：“但
是,在物理学晴朗的天空的远处,还有两朵小小
的令人不安的乌云”
两朵乌云：
迈克尔孙—莫雷实验
鲁科版高中物理必修二6.1 高速世界.doc
高中物理学习材料6.1 高速世界【学业达标训练】1.（2010·盐城高一检测）1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是（）A.同时的绝对性和同时的相对性B.运动的时钟变慢与运动的尺子缩短C.时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性D.相对性原理与光速不变原理【解析】选D.狭义相对论的两个基本假设是相对性原理和光速不变原理，选项D正确.2.如果牛顿运动定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则在参考系B中（）A.牛顿运动定律也成立B.牛顿运动定律不能成立C.参考系B也是惯性参考系D.A和B两个参考系中，一切物理规律都是相同的【解析】选A、C、D.由于牛顿运动定律在参考系A中成立，因此A为惯性参考系，而B相对于A做匀速直线运动，所以B也为惯性参考系.根据狭义相对论的相对性原理，一切物理规律在不同的惯性参考系中都是相同的，故选项A、C、D正确，B错误.3.一列火车以接近光速从我们身边飞驶而过，我们会感到车厢、车窗变窄了，而车厢、车窗的高度没有变化，那么车厢内的人看路旁的电线杆间距将会（）A.变窄B.变宽C.不变D.都有可能4.关于爱因斯坦质能方程,下列说法错误的是（）A.方程表明，物体具有的能量跟它的质量成正比B.方程表明，物体质量增大，能量也增大；质量减小，能量也减小C.方程表明，物体的质量减小，能量会增加，即在一定条件下质量可以转化为能量D.方程表明，物体的质量减小，能量也会减小，即在一定条件下质量可以转化为能量【解析】选C.由E=mc2知，E∝m,A正确；质量增大，能量增大，质量减小，能量减小，减小的质量以能量的形式散失，B、D均正确而C错，故选C.5.为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度？【素能综合检测】一、选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分.每小题至少一个选项正确）1.20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释.经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子.则以下说法错误的是（）A.随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论B.人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的C.不同领域的事物各有其本质与规律D.人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律【解析】选A.人们对客观世界的认识要受到所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内不同事物的本质与规律.新的科学的诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形.因此选项B、C、D正确，A错误，本题应选A.2.如果你乘坐宇宙飞船以接近光速的速度向一星体飞行，可以发觉自己是（）A.你的质量在增加B.你的心脏跳动在慢下来C.你在变小D.你永远不能由自身的变化知道你自己的速度【解析】选D.如果飞船的运动使你的质量增加、心率减慢或身高降低，那么它将以完全一样的方式影响飞船中其他物质的质量、钟的快慢和尺的大小.这样，飞船中没有一样东西是不变的，也就是没有一个可以用作比较的固定参考物，因此你无法探测任何变化.故选项D是正确的.3.（2010·天津高一检测）如图1所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光飞行的，火箭B是“追赶”光的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为（）A.c+v c-vB.c-v c+vC.c cD.无法确定【解析】选C.根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故C正确.4.惯性系S中有一边长为l的正方形：（如图A所示）.从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是（）【解析】选C.根据相对性原理，当正方形沿x方向以接近光速匀速飞行时，在运动方向上会出现长度收缩效应，而在垂直于运动方向上则不会出现长度收缩效应，故选项C正确.5.（思维拓展题）如图2所示：a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb<vc，则地面的观察者认为走得最慢的钟为（）A.aB.bC.cD.无法确定二、非选择题（本题包括3小题，共30分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要说明单位）6.（10分）一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度为v=6×106 m/s.问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？7.（10分）π-介子是一种不稳定的粒子，从它产生到它衰变为μ-介子经历的时间即为它的寿命，已测得静止π-介子的平均寿命t0=2×10-8 s.某加速器产生的π-介子以速率v=0.98 c相对实验室运动.求：π-介子衰变前在实验室中通过的平均距离.［探究·创新］8.（10分）《西游记》中“天上一日，地下一年”的说法很多，孙悟空也因此急急忙忙不敢在天上停留，惟恐师父有事，就算在天上只过30 s，地下也早已过了3个小时，“天上”的时间真的比“地下”的时间慢吗?【解析】实际上只有当“地下”和“天上”以接近光速相对运动时，才会出现运动的时钟变慢的结论，“天上一日，地下一年”是一种由运动引起的相对效应，“地下”看“天上”时钟变慢，“天上”看“地下”的时钟也变慢了.。
鲁科版物理必修二课件6.1高速世界(讲授式)
(4)雷达回波延迟。 用雷达向水星和金星发射电磁波，雷达波经过太阳附 近时测得往返时间为Δt1，雷达波不经过太阳附近时测 得往返时间为Δt2，Δt1>Δt2，这表明太阳引力场引起时 间延缓效应。
3．时空弯曲 爱因斯坦进一步认为，光线在引力场中的弯曲可等效 为空间本身被弯曲了。引力不但影响空间，而且影响 时间，对影响方式的最佳描述就是时空弯曲。在宇宙 中，物质质量大、密度高的区域时空弯曲大；物质稀 少的地方，时空较“平直”。
这是一个静止的尺子
这是同一个尺子，快速地从左向右移动
上面图形是尺子在参照系中处于静止状态.一个静 止物体在其参照系中的长度被称作他的“正确长度 ”.下部图中尺子在运动.用更准确的话来讲：我们相 对于某参照系，发现它（尺子）在运动.长度收缩 原理指出在此参照系中运动的尺子要短一些.
三、长度收缩效应
l l 1(v)2 c
t
t 1 (v )2
c
二、时间延缓效应
此原理的一个较为简单但不太精确的陈述是： 运动的钟比静止的钟走得更慢.最著名的关于时间延缓 的假说通常被称为双生子佯谬. 假设有一对双胞胎哈瑞和玛丽，玛丽登上一艘快速飞 离地球的飞船（为了使效果明显，飞船必须以接近光 速运动），并且很快就返回来.我们可以将两个人的身 体视为一架用年龄计算时间流逝的钟.因为玛丽运动得 很快，因此她的“钟”比哈瑞的“钟”走得慢.结果是， 当玛丽返回地球的时候，她将比哈瑞更年轻.年轻多少 要看她以多快的速度走了多远.
4×1026
8
2kg＝94×1010 kg。
5 000 年内太阳总共减少的质量为：
ΔM＝Δm·t＝5 000×365×24×3 600×94×1010 kg≈7×1020 kg；
最新鲁科版高一物理必修2全册完整课件
最新鲁科版高一物理必修2全册 完整课件目录
0002页 0032页 0086页 0130页 0161页 0237页 0274页 0295页 0353页 0409页 0459页 0514页 0594页 0626页 0712页 0720页
第1章 功和功率 第1节 机械功 第3节 功率 第2章 能的转化与守恒 第1节 动能的改变 第4节 能源与可持续发展 导入 更准、更远 第2节 竖直方向上的抛体运动 第4节 斜抛运动 导入 身边的圆周运动 第2节 向心力与向心加速度 第4节 离心运动 导入 从嫦娥奔月到“阿波罗”上天 第2节 万有引力定律的应用 第6章 相对论与量子论初步 第1节 高速世界
第1章 功和功率
最新鲁科版高一物理必修2全册完 整课件
0002页 0032页 0086页 0130页 0161页 0237页 0274页 0295页 0353页 0409页 0459页 0514页 0594页 0626页 0712页 0720页
第1章 功和功率 第1节 机械功 第3节 功率 第2章 能的转化与守恒 第1节 动能的改变 第4节 能源与可持续发展 导入 更准、更远 第2节 竖直方向上的抛体运动 第4节 斜抛运动 导入 身边的圆周运动 第2节 向心力与向心加速度 第4节 离心运动 导入 从嫦娥奔月到“阿波罗”上天 第2节 万有引力定律的应用 第6章 相对论与量子论初步 第1节 高速世界
第1章 功和功率
最新鲁科版高一物理必修2全册完 整课件
2019-2020年鲁科版必修二：6.1 高速世界(共83张PPT)
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注意！运动的钟走得慢
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注意：
1) 爱因斯坦的理论是牛顿理论的发展
爱因斯坦相对论适用于一切物理规律。 牛顿理论适用于力学规律。
2) 光速不变与伽利略的速度相加原理针锋相对
3) 观念上的变革
牛顿力学
时间标度 长度标度 质量的测量
均与参考系无关
速度与参考系有关(相对性)
狭义相对 论力学
光速不变
长度、时间测量的相对性 （与参照系有关）
哥哥测的是原时 弟弟测的是两地时
哥哥20.5岁和弟弟30岁.
根
据
狭义 相
a.
慢
.
对
到底那只
论 时
No 钟变慢？
间 延 缓 可
Image
慢
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知
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注意：
1) 爱因斯坦的理论是牛顿理论的发展
爱因斯坦相对论适用于一切物理规律。 牛顿理论适用于力学规律。
2) 光速不变与伽利略的速度相加原理针锋相对
3) 观念上的变革
牛顿力学
时间标度 长度标度 质量的测量
均与参考系无关
速度与参考系有关(相对性)
狭义相对 论力学
光速不变
长度、时间测量的相对性 （与参照系有关）
哥哥测的是原时 弟弟测的是两地时
哥哥20.5岁和弟弟30岁.
根
据
狭义 相
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No 钟变慢？
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2018-2019学年鲁科版必修2 6.1 高速世界 课件(24张)
【答案】 (1＋3.6×10－10)min
时间延缓效应和长度收缩效应的应用方法 明确时间间隔的相对性公式中各量的含义， △ t 是在“静 止的参考系 ”(通常将观察者所在的参考系看成是静止的 )中 测得的时间差， Δt′是在相对于“静止参考系”为 v 的 “运 动参考系”中测得的时间差． 1． “钟慢效应”或“动钟变慢”是两个不同惯性系进行 时间比较的一种效应，不要认为是时钟的结构或精度因运动 而发生了变化． 2．运动时钟变慢完全是相对的，在两个惯性参考系中的 观测者都将发现对方的钟变慢了．
以 8 km/s 的速度运行的人造地球卫星上一只完 好的手表走过了 1 min，地面上的人认为它走过这 1 min“实 际”上花了多少时间？
【审题指导】 解答该题可按以下思路：
选择公式→代入数据→ 结论
【解析】 卫星上观测到的时间为 Δt′＝1 min， 卫星运 动的速度为 v＝8×103 m/s，所以地面上的人观测到的时间 为： Δt′ － 10 Δt＝ ＝ (1 ＋ 3.6 × 10 )min. 2 v 1－ 2 c
1．如图 6－1－1 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 ( )
图 6－ 1－1
A．同时被照亮 C．C 先被照亮
B．A 先被照亮 D．无法判断
【解析】 因列车沿 A、C 方向接近光速行驶，根据同 时的相对性，即前边的事件先发生，后面的事件后发生可知， C 先被照亮，故 C 正确．
(2)相对论的观点 由狭义相对论和其他物理原理，可推出物体的质量是变 化的．当物体在所处的惯性参考系静止时它具有最小的质量 m0，这个最小的质量叫做静止质量．当物体以速度 v 相对某 惯性参考系运动时，在这个惯性参考系观察到它的质量为 m ＝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 具有的关系： E＝ mc2 或 ΔE＝ Δmc2.
时间延缓效应和长度收缩效应的应用方法 明确时间间隔的相对性公式中各量的含义， △ t 是在“静 止的参考系 ”(通常将观察者所在的参考系看成是静止的 )中 测得的时间差， Δt′是在相对于“静止参考系”为 v 的 “运 动参考系”中测得的时间差． 1． “钟慢效应”或“动钟变慢”是两个不同惯性系进行 时间比较的一种效应，不要认为是时钟的结构或精度因运动 而发生了变化． 2．运动时钟变慢完全是相对的，在两个惯性参考系中的 观测者都将发现对方的钟变慢了．
以 8 km/s 的速度运行的人造地球卫星上一只完 好的手表走过了 1 min，地面上的人认为它走过这 1 min“实 际”上花了多少时间？
【审题指导】 解答该题可按以下思路：
选择公式→代入数据→ 结论
【解析】 卫星上观测到的时间为 Δt′＝1 min， 卫星运 动的速度为 v＝8×103 m/s，所以地面上的人观测到的时间 为： Δt′ － 10 Δt＝ ＝ (1 ＋ 3.6 × 10 )min. 2 v 1－ 2 c
1．如图 6－1－1 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 ( )
图 6－ 1－1
A．同时被照亮 C．C 先被照亮
B．A 先被照亮 D．无法判断
【解析】 因列车沿 A、C 方向接近光速行驶，根据同 时的相对性，即前边的事件先发生，后面的事件后发生可知， C 先被照亮，故 C 正确．
(2)相对论的观点 由狭义相对论和其他物理原理，可推出物体的质量是变 化的．当物体在所处的惯性参考系静止时它具有最小的质量 m0，这个最小的质量叫做静止质量．当物体以速度 v 相对某 惯性参考系运动时，在这个惯性参考系观察到它的质量为 m ＝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 具有的关系： E＝ mc2 或 ΔE＝ Δmc2.
鲁科版高中物理必修二6.1《高速世界》ppt课件4
2018/7/17
2018/7/17
问题：宇宙中充满了传播光的介质“以太”，
地球又在宇宙中运动，设光在“以太”中的 传播速度为c，地球相对于“以太”运动的速 度为v，那么当光的传播方向与地球的运动方 向相同时，以地球为参照物时，会测得光的 速度是多大呢？ u1=（c-v）
当光的传播方向迎着地球的运动方向而来时，以地球为惯性 参照物又会测得光速为多大呢？ 生：应该是u2=（c+v）
方式。但现在这一理论的优美性和明晰 性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色 了……”(‘The beauty and clearness of the dynamical theory, which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds.’)
这个关系式很重要，我们虽然是从
“光在空中来回”这一特殊事件中推 导出来的，但在爱因斯坦在相对论中 例题：有一个实验事实：在宇宙射线中会产生一种 t 作了更复杂、更充分的推导认为它是 微观粒子叫做 μ子，在实验室中测算出它们静止时的 t 2 平均寿命（存在时间）是τ´=2.2×10-6秒，按照经典 v 一个对各种事件都普遍适用的公式。 1 2 的时空观（时间是孤立的，与惯性参照物无关）， μ
1、高速世界的两个基本原理
2018/7/17
思考：如果我们在静止的空气中快速前进，
就会感觉到有风迎面吹来，为什么？ 因为虽然空气相对于地面是静止的，但空气 相对于我们正在前进的人却是运动的。 地球是用30km/s的速度在宇宙中绕太阳运动 的，如果“以太”这种介质充满了宇宙，也 必然会有30km/s的“以太风”迎着地球吹来， 我们能观测到这种“以太”风吗？
鲁科版高中物理必修二《高速世界》课件1-新版
爱因斯坦的《致后人书》，许多报刊上登过，５０００年后的人们如果只想读
到这封信，根本用不着去碰国际博览会地基下的那颗“定时炸弹”。
课堂小结
通过本节课的学习，大家初步了解了经典时空 观和相对论时空观，知道了相对论对人类认识 世界的影响，也知道了爱因斯坦等物理学家们 的超凡智慧.其实人类对世界的认识还远未结束， 正等待着人类去开发、探索.
牛顿──伟大的科学家，经典物理学理论体
系的建立者──正是在欧洲出现政治、经济和科 学文化新变革的时代诞生的。
17 世纪牛顿力学 构成了体系 . 可以说， 这是物理学第一次伟 大的综合。牛顿建立 了两个定律，一个是 运动定律，一个是万 有引力定律，并发展 了变量数学微积分， 具有解决实际问题的 能力。他开拓了天体 力学这一科学，海王 星和冥王星的发现就 充分显示了这一点 。
系和包括引力场在内的理论称为广义相对论.
⊙ 提出原因：迈克尔孙—莫雷实验结论与经典时空观及衍生 出的以太学说相违背. ⊙ A.Einstein通过对电磁理论研究，意识到实验的困境是由于 时空观造成的.于是，他彻底抛弃“以太”的概念，提出相 对论的两条基本假设.基于这两条基本原理，爱因斯坦建立 了狭义相对论，把物理学推进到高速领域.
但事实告诉我们， 一个真实的物体质量 是确定值、有限大
结论：
一个真实的、静止质量不为零的物体， 相对任何惯性的运动速度都不可能达到或超过光 速c.
6.质能关系
按照相对论及基本力学定律可推导出质量和能 量具有如下关系：
E mc
2
------著名的质能关系式 说明： （1）质量和能量是物质不可分离的属性； （2）能量变化量和质量变化量关系式为： E
引力红移
各 类 星 体 对 比 宇宙中有一类恒星，体积很小，质量却很大，叫 做矮星，引力势比地球低的多，矮星表面的时间进程 比较慢，哪里的发光的频率比同种的原子在地球上发 光频率低，看起来偏红，这个现象叫做引力红移．
鲁科版高中物理必修2课件 高速世界课件2
Δ1t′－vc22，由上式可以看出
v<c，Δt>Δt′，
达 标
课 前
因此如果某时钟所显示的某个物理过程经历的时间间隔小，
课
自 主
我们称该时钟走得慢，所以我们说运动的钟比静止的钟走得
时 作
导
业
学 慢．这种效应被称为时间延缓．
菜单
LK ·物理 必修2
教
课
学 教
2．长度收缩效应：按照狭义相对论时空观，空间也与运
计
达 标
选择公式→代入数据→结论
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK ·物理 必修2
教
课
学
堂
教
互
法
动
分 析
【解析】
卫星上观测到的时间为 Δt′＝1 min，卫星运
探 究
动的速度为 v＝8×103 m/s，所以地面上的人观测到的时间教 学ຫໍສະໝຸດ 为：当 堂方
双
案 设 计
自
时
主 导
物体长度，比在相对静止的惯性系中测出的长度 变小 ．
作 业
学
菜单
教 学 教
(2)关系式：l′＝l 1－vc22.
法
分 析
(3)两种关系
①质速关系
LK ·物理 必修2
课 堂 互 动 探 究
教
(ⅰ)在经典力学中，物体的质量与物体的 运动无关．但 当
学
堂
方 案
在相对论中，运动物体的质量随其 运动速度 的变化而变化．
教
课
学
堂
教
互
法 分 析
(ⅱ)光的波动说的代表人物是 惠更斯 ．
高一物理鲁科版必修2 第6章第1节 高速世界 课件(26张)
答案： v2 1－ 2 min c
v2 1－ 2 min. c
栏目 导引
第6章
相对论与量子论初步
相对论中“两个关系”的理解
1．质速关系 (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， 由物体所含物质 的多少来决定， 与物体所处的时空和运动状态无关． 由牛顿第 二定律 F＝ ma 可知， 只要物体的受力足够大、 作用间足够长， 物体将能加速到光速或超过光速．
栏目 导引
第6章
相对论与量子论初步
3．两个关系 (1)质速关系 当 物 体 在 所 处 的 惯 性 系 中 静 止 时 ， 质 量 m0 最 小 ， 称 为 静止质量 ． __________ 当物体相对于惯性系以 v 运动时， 在此惯性系内 v2 m0/ 1－ 2 c ，物体的质量随 _____ 速度 的增大而 观测它的质量 m＝__________
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．
栏目 导引
第6章
相对论与量子论初步
一支静止时长为 l 的火箭以 v 的速度从观察者的身边 飞过． (1)火箭上的人测得火箭的长度应为多少？ (2)观察者测得火箭的长度应为多少？ (3)如果火箭的速度为光速的二分之一，观察者测得火箭的长 度应为多少？
2．两个效应
(1)时间延缓效应
静止的 ①在相对论时空观中，运动的 ______时钟比______ 时钟走得 慢．
栏目 导引
第6章
相对论与量子论初步
②关系式
Δt′ v2 1－ 2 c ， Δt 为运动时间， Δt′为静止时间． Δt＝ ________
(2)长度收缩效应 ①在相对于物体运动着的惯性系中沿运动方向测出的物体长 度，比在相对静止的惯性系中测出的长度短 ___． ②关系式：l′＝ l v2 1－ 2 . c
v2 1－ 2 min. c
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第6章
相对论与量子论初步
相对论中“两个关系”的理解
1．质速关系 (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， 由物体所含物质 的多少来决定， 与物体所处的时空和运动状态无关． 由牛顿第 二定律 F＝ ma 可知， 只要物体的受力足够大、 作用间足够长， 物体将能加速到光速或超过光速．
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第6章
相对论与量子论初步
3．两个关系 (1)质速关系 当 物 体 在 所 处 的 惯 性 系 中 静 止 时 ， 质 量 m0 最 小 ， 称 为 静止质量 ． __________ 当物体相对于惯性系以 v 运动时， 在此惯性系内 v2 m0/ 1－ 2 c ，物体的质量随 _____ 速度 的增大而 观测它的质量 m＝__________
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．
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第6章
相对论与量子论初步
一支静止时长为 l 的火箭以 v 的速度从观察者的身边 飞过． (1)火箭上的人测得火箭的长度应为多少？ (2)观察者测得火箭的长度应为多少？ (3)如果火箭的速度为光速的二分之一，观察者测得火箭的长 度应为多少？
2．两个效应
(1)时间延缓效应
静止的 ①在相对论时空观中，运动的 ______时钟比______ 时钟走得 慢．
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第6章
相对论与量子论初步
②关系式
Δt′ v2 1－ 2 c ， Δt 为运动时间， Δt′为静止时间． Δt＝ ________
(2)长度收缩效应 ①在相对于物体运动着的惯性系中沿运动方向测出的物体长 度，比在相对静止的惯性系中测出的长度短 ___． ②关系式：l′＝ l v2 1－ 2 . c
【新教材】高中物理 新鲁科版 必修2 第6章 第1节 高速世界 课件
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第6章 相对论与量子论初步
(1)时间延缓效应是说时钟走得慢了．( ) (2)长度收缩效应表明物体真实长度变小．( ) (3)物体所含物质的多少会随速度的变化而变化，这就是质 速关系．( ) 提示：(1)× (2)× (3)×
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第6章 相对论与量子论初步
二、爱因斯坦的广义相对论 1．爱因斯坦认为___加__速_____和__引__力____对轨迹的弯曲是等 效的，如果加速能使光线弯曲，那么引力也能使光线弯曲． 2．按照广义相对论，光线在引力场中的弯曲可等效为 ___空__间__本__身____被引力弯曲了，引力不但影响空间，还影响 ___时__间_____，此影响可描述为___时__空__弯__曲___． 3．在宇宙中，物质____质__量__大_____、___密__度__高______的区域 时空弯曲大；物质稀少的地方，时空较“平直”．
第6章 相对论与量子论初步
第 1 节 高速世界
第6章 相对论与量子论初步
1.初步了解爱因斯坦相对论的建立背景和方法，并理 解爱因斯坦的两个基本假设原理． 2.了解相对论时空观的 主要思想、两个原理、两个效应、两个关系，并能用其解 决一些相关问题． 3.了解经典物理学的适用范围和局限性， 知道经典时空观与相对论时空观之间的关系．
而认为当速度达到光速时，质量要趋于无穷大，这种理解 是错误的． (2)质量与能量之间存在一一对应关系，并没有相互转化．
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第6章 相对论与量子论初步
“光速不变”原理的应用 光速不变原理表明：在一切惯性系中观测真空中传播的光， 其传播速度均为 c，与光源或观察者的运动无关．这一结论 实际上已被大量的实验证实．
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第6章 相对论与量子论初步
第6章 相对论与量子论初步
(1)时间延缓效应是说时钟走得慢了．( ) (2)长度收缩效应表明物体真实长度变小．( ) (3)物体所含物质的多少会随速度的变化而变化，这就是质 速关系．( ) 提示：(1)× (2)× (3)×
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第6章 相对论与量子论初步
二、爱因斯坦的广义相对论 1．爱因斯坦认为___加__速_____和__引__力____对轨迹的弯曲是等 效的，如果加速能使光线弯曲，那么引力也能使光线弯曲． 2．按照广义相对论，光线在引力场中的弯曲可等效为 ___空__间__本__身____被引力弯曲了，引力不但影响空间，还影响 ___时__间_____，此影响可描述为___时__空__弯__曲___． 3．在宇宙中，物质____质__量__大_____、___密__度__高______的区域 时空弯曲大；物质稀少的地方，时空较“平直”．
第6章 相对论与量子论初步
第 1 节 高速世界
第6章 相对论与量子论初步
1.初步了解爱因斯坦相对论的建立背景和方法，并理 解爱因斯坦的两个基本假设原理． 2.了解相对论时空观的 主要思想、两个原理、两个效应、两个关系，并能用其解 决一些相关问题． 3.了解经典物理学的适用范围和局限性， 知道经典时空观与相对论时空观之间的关系．
而认为当速度达到光速时，质量要趋于无穷大，这种理解 是错误的． (2)质量与能量之间存在一一对应关系，并没有相互转化．
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第6章 相对论与量子论初步
“光速不变”原理的应用 光速不变原理表明：在一切惯性系中观测真空中传播的光， 其传播速度均为 c，与光源或观察者的运动无关．这一结论 实际上已被大量的实验证实．
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第6章 相对论与量子论初步
高一物理课件61高速世界3鲁科版必修2
这就使得相对性原理不仅适用于力学现象， 而且适用于所有物理现象，包括电磁现象在内。
2. 光速不变原理
在任何惯性系中， 自由空间（真空）中的光速具有相同的量值 也就是说，不管光源与观察者的相对运动如何， 在任一惯性系中的观察者所观测到的真空中的 光速都是相等的， 就是在看来如此简单且最一般的两个假设的基础上 爱因斯坦建立了一套完整的理论——狭义相对论
检测 题
有三个完全相同的时钟，时钟A放在 地面上，时钟B、C分别放在两个火 箭 行上，v，B以＜速vC度．vB对和于vC地朝面同上一(的C方观)向察飞者 来说，则以下说法中正确的是
A．时钟A走得最慢 B．时钟B走 得最慢
C．时钟C走得最慢 2019/12/11 D．时钟C走
检测题
如果有一支静止时长30 m的火箭，以光速
A l B
O′
x● 1
特别注意：
长度缩短效应只发生在相对运动的方向上
如上例中的 X 轴方向上，
在Y 轴方向上无长度缩短效应
2019/12/11
X′ X
检测题
有关科学家和涉及的事 实，正确的说法是
A．哥白尼创立了日心 说
B．伽利略发现了(行A 星C ) 运动规律
2019/12/11
2019/12/11
一、 经典力学时空观
第一个问题 对于不同的参照系， 基本力学定律的形式是完全一样吗？
对于第一个问题，牛顿力学的回答是干脆的：
. 伽利略相对性原理
对于任何惯性参照系，牛顿定律都成立， 这也就是说，对于不同的惯性参照系， 力学的基本定律——牛顿定律的形式是一样的。 这一结论称作伽利略相对性原理或力学相对性原理
2019/12/11
在这篇论文中，爱因斯坦提出了两个假设 并在这两个假设的基础上构筑了狭义相对论力学
2018-2019学年鲁科版必修2 6.1 高速世界 课件(17张)
经典时空观 同时的绝对性
相对论时空观 同时的相对性
主 时间间隔的绝对性 要 结 空间距离的绝对性 论
质量不变
运动的时钟变慢
运动的尺子变短 质量随速度的增大而增大
主 时间和空间彼此独立, 时间和空间相互关联，质 要 互不关联，且不受物 量随物体的运动状态的改 内 质或运动的影响。 变而改变。 容
【例题】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vB和vC朝同一方向飞行， vB<vC，地面上的观察者认为哪个时钟走 得最慢？哪个走得最快？
L’
v
l
车厢运行速度240000km/s
车上的人看到的车厢的长度：
l
车外的人看到的车厢的长度： l
v l l 1 c
2
4. 物体质量随速度的增加而增大
时空相对性的实验验证
1966年用μ子作了一个类似于双生子旅游的实验，让μ 子沿一直径为14米的圆环运动再回到出发点，实验结 果表明运动的μ子的确比静止的μ子寿命更长。 1971年，科学家将铯原子钟放在喷气式飞机中作环球 飞行，然后与地面的基准钟对照．实验结果与理论预 言符合的很好．这是相对论的第一次宏观验证
5.经典时空观的困惑 不同的参考系中观察物体的运动情况可能不同， 物体在空间移动这一概念也是相对的． 在不同参 考系中观 察物体的 运动情况
当火车以V1运动, 乘客 行走, 观察者认为乘客 的速度为V2+ V1
V1
当火车未动乘客行走, 观察者认为乘客的速 度为V2
光速恒定的特性，不论光源和观察 者做怎样的相对运动，光速都是恒定的．
v
光速＝ c
光速＝ c v
经典时空观认为
6.1 高速世界(鲁科版必修2)
1、经典力学的时空观
牛顿力学是用绝对空间和绝对时间的概念来 描述时间与空间。
所谓绝对空间是指长度的量度与参照系无关；
绝对时间是指时间的量度与参照系无关
这就是说，两点之间的距离， 无论在那个参考系中测量都是一样的； 同样，前后发生的两个事件之间的时间， 无论在那个参考系中测量都是一样的
牛顿本人曾说：“绝对空间，就其本性而言 与外界任何事物无关，而永远是相同的和不动的”， “绝对的、真正的和数学上的时间自己流逝着， 并由于它的本性而均匀地与任何外界对象坦建立了一套完整的理论——狭义相对论
高速运行的列车上，由车厢底部发出的闪光，对于车 三、 狭义相对论时空观 上的人来说，闪光是在竖直方向反射的，而车厢外的 人认为被接收的反射光是沿斜线传播的． 1、时间延缓效应（时钟变慢）
v v
2、长度收缩效应 按照狭义相对论，不仅时间与运动有关，空 间也与运动有关，这就是长度收缩效应。
在这篇论文中，爱因斯坦提出了两个假设
并在这两个假设的基础上构筑了狭义相对论力学
二. 爱因斯坦假设
1. 爱因斯坦相对性原理 所有的物理学规律在一切惯性系中都有相同 的形式
惯性参照系：
牛顿定律适用的参照系
（静止或匀速直线运动的参照系）
甲
乙
不论是在地面上还是在匀速运动的车上， 做平抛运动的物体规律都一样。
经典的力学 与经典物理学“已 经结合成一座具有 庄严雄伟的建筑体 系和动人心弦的美 丽庙堂”
德国物理学家劳厄
“在已经建立的科学大 厦中，后辈的物理学 家只要做一些零碎的 修补工作就行了。” “未来的物理学，其 真理不得不在小数点 后第六位去寻找。”
英国物理学家开尔文
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第1章 功和功率
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导入 神奇的机械
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第1节 机械功
最新鲁科版高一物理必修2电子 课本课件【全册】目录
0002页 0118页 0172页 0232页 0274页 0302页 0378页 0380页 0437页 0499页 0549页 0604页 0628页 0680页 0766页 0768页
第1章 功和功率 第1节 机械功 第3节 功率 第2章 能的转化与守恒 第1节 动能的改变 第4节 能源与可持续发展 导入 更准、更远 第2节 竖直方向上的抛体运动 第4节 斜抛运动 导入 身边的圆周运动 第2节 向心力与向心加速度 第4节 离心运动 导入 从嫦娥奔月到“阿波罗”上天 第2节 万有引力定律的应用 第6章 相对论与量子论初步 第1节 高速世界章 能的转化与守恒
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导入 从水车到核电站
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第2节 功和能
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第3节 功率
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第4节 人与机械
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三、课堂小结
通过本节课的学习，大家初步了解了经典时空 观和相对论时空观，知道了相对论对人类认识 世界的影响，也知道了爱因斯坦等物理学家们 的超凡智慧.其实人类对世界的认识还远未结束， 正等待着人类去开发、探索.
通过对相对论的初步 了解，你是否从中感 受到了什么呢？
谢谢！
但事实告诉我们， 一个真实的物体质量 是确定值、有限大
结论： 一个真实的、静止质量不为零的物体，
相对任何惯性的运动速度都不可能达到或超过光 速c.
(4)质能关系
按照相对论及基本力学定律可推导出质量和 能量具有如下关系：
E mc
2
------著名的质能关系式
说明： （1）质量和能量是物质不可分离的属性；
，称 固有时.静止在地面上的观察者看来，由于列车在高 速行驶测得该过程经历的时间为 t
设车厢高度为h，列车行驶速度为v,则
2h t c
'
t
4h c2 v2
2
t
t
' 2
v 1 2 c
※疑问解释——运动的时钟变慢
【例题】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vB
二、经典时空观与相对论时空观
●
经典时空 观
时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响
●
经典时空观的几个基本结论：
① 同时的绝对性 ② 时间间隔的绝对性 ③ 空间距离的绝对性
二、经典时空观对论的理论前提
① 相对性原理 ——在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的. ② 光速不变原理 ——不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都相同. 2.狭义相对论的基本结论
6.1高速世界
------相对论
一、相对论概述
⊙ 相对论主要是关于物质运动与时间空间关系的 理论.其中局限于惯性参考系的理论称为狭义相 对论，推广到一般参考系和包括引力场在内的理 论称为广义相对论.
⊙ 提出原因：迈克尔孙—莫雷实验结论与经典时 空观及衍生出的以太学说相违背.
⊙ A.Einstein通过对电磁理论研究，意识到实验 的困境是由于时空观造成的.于是，他彻底抛弃 “以太”的概念，提出相对论的两条基本假设. 基于这两条基本原理，爱因斯坦建立了狭义相对 论，把物理学推进到高速领域.
和 vC 朝同一方向飞行， vB<vC ，地面上的观察者
认为哪个时钟走得最慢？哪个走得最快？
【答案】C时钟走最慢，A走最快。
(2)长度收缩效应
设一个一维物体，相对于它静止的观测者测其长 度为ｌ(静止长度或固有长度)，该物体相对另一 惯性系沿自身长度方向以匀速ν运动，则在此惯 性系中的观察者测该物体的长度为：
配的
解析：牛顿定律适用于宏观物体，不适用于微观粒子
，所以B是错误的.答案：ACD
2.黑体辐射问题用经典力学解释时遇到了困难，科学 家们是如何解析这两种现象的？ 答案： 科学家们认为在微观领域中能量的变化是不连续 的，即能量只能取分立的数值，是一份一份进行的 ，而且这一份的能量与光的频率有关，而与光的强 度无关.
（2）能量变化量和质量变化量关系式为：
E mc
2
（3）任何静质量不为零的物体都贮存着巨大的能量：E0
m0c2
练习1.下列说法正确的是（
）
A.电子的衍射实验证实物质波的假设是正确的
B.牛顿定律适用于一切实物粒子的运动
C.X光的衍射实验证实物质波的假设是正确的
D.光子和实物粒子在空间分布的概率是受波动规律支
① 时间延缓效应：运动的时钟变慢
二、经典时空观与相对论时空观
② 长度收缩效应：运动的尺子缩短 ③ 质速关系：物理质量随着速度的增大而增 大
④ 质能关系：质量和能量是物质不可分离的 属性
【注意】只有高速运动时，以上效应才明显
(1)时间延缓效应
(1)时间延缓效应
t' 分析：在此过程中，车上的钟走过的时间为
v l l 1 2 c
'
2
(3)质速关系
当物体在所处的惯性系静止时，它具有最小的质量m0,这 个质量叫静止质量.若物体以速度ν相对某惯性系运动时， 在这个惯性系观测它的质量为：
v m m0 1 2 c
表明：
2
(3)质速关系
高速运动的物体其质量测得值会非常大，并随着 速度趋于光速c而无限增大.