鲁科版高中物理必修二6.1《高速世界》ppt课件3
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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
《高一物理高速世界》课件
通信技术
运用电磁波和光传输 的物理原理，实现无 线通信、光纤通信和 卫星通信等技术。
能源产业
应用热力学和能量转 化的物理原理，开发 和利用各种能源，包 括石油、太阳能和核 能。
医学影像
利用X射线、磁共振 和超声波等物理技术， 实现医学影像的诊断 和治疗。
物理知识在高一阶段的学习重点
1 引力和运动
探索天体运动、力的平衡 和斜抛运动等与引力和运 动相关的概念。
2 热与能
3 光与电磁波
研究热能与机械能的转化、 热传导和热力学循环等与 热与能相关的概念。
研究光的特性、电磁波的 传播和光的干涉等与光与 电磁波相关的概念。
4 电与磁
探索电荷和电路、磁场和电磁感应等与电与 磁相关的概念和原理。
5 物理实验技能
发展实验设计、数据处理和实验技能，以进 行实验和观察来验证和探索物理理论。
物理学
物理学是探索和解释自然界中物质和能量的学科。通过学习物理学，我们可以更好地理解世界的工作原理和运 行规律。
3
理论推导
4
通过推理和逻辑推导来推断物理现象的 规律和原理，发现新的理论和关系。
实验室实验
通过物理实验在控制条件下观察和测量 物理现象，以验证理论和推论。
数值模拟
使用计算机模拟和建模工具来预测和解 释物理现象，以便进行预测和分析。
物理在现实世界中的应用
交通工具
通过物理原理实现交 通工具的设计和优化， 包括汽车、飞机和火 箭等。
《高一物理高速世界》 PPT课件
物理研究了自然界中的物质和能量，是一门非常重要的科学学科。它深入研 究了世界的本质和运行规律。
定义和重要性
物理是研究物体的运动、力、能量、光和电磁现象等自然现象的科学学科。 它在科学研究、技术发展和解决现实问题等方面具有重要作用。
高中物理 第6章 相对论与量子论初步 第1节 高速世界课
Δt′ ②关系式：Δt＝_____1_－__vc_22____，Δt为运动时间，Δt′为静止时间。 (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___1_－__cv_22_。
思维拓展
我们平时为何观察不到长度收缩效应呢？
(2)长度收缩效应：按照狭义相对论时空观，空间也与运动密切相关，即对某物体空 间广延性的观测，与观测者和该物体的相对运动有关。观测长度 l′与静止长度 l 之间 的关系：l′＝l 1－vc22，由于 v<c，所以 l′<l。这种长度观测效应被称为长度收缩。
[精典示例] [例1] (多选)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
第1节 高速世界
学习目标
核心提炼
2个基本原理——相对性原理、光速不 1.知道狭义相对论的两个基本原理。
变原理 2.了解时间的延缓效应和长度的收缩效应。
2个效应——时间延缓效应、长度收缩 3.知道质速关系和质能关系。
效应 4.了解广义相对论的内容。
2个关系——质速关系、质能关系
一、两个基本原理和两个效应 阅读教材第110～114页的内容，了解高速世界的“两个基本原理”和“两个效应”。
答案 10 m 80 m
对“相对论”中两个关系的理解
[要点归纳] 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、 作用时间足够长，物体将能加速到光速或超过光速。
2.质能关系
按照相对论及基本力学定律可得质量和能量的关系为E＝__m_c_2，称为质能关系式。物 质的质量减少或增加时，必然伴随着___能__量的减少或增加，其关系为ΔE＝ ___Δ_m_。c2
②关系式：l′＝__l___1_－__cv_22_。
思维拓展
我们平时为何观察不到长度收缩效应呢？
(2)长度收缩效应：按照狭义相对论时空观，空间也与运动密切相关，即对某物体空 间广延性的观测，与观测者和该物体的相对运动有关。观测长度 l′与静止长度 l 之间 的关系：l′＝l 1－vc22，由于 v<c，所以 l′<l。这种长度观测效应被称为长度收缩。
[精典示例] [例1] (多选)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
第1节 高速世界
学习目标
核心提炼
2个基本原理——相对性原理、光速不 1.知道狭义相对论的两个基本原理。
变原理 2.了解时间的延缓效应和长度的收缩效应。
2个效应——时间延缓效应、长度收缩 3.知道质速关系和质能关系。
效应 4.了解广义相对论的内容。
2个关系——质速关系、质能关系
一、两个基本原理和两个效应 阅读教材第110～114页的内容，了解高速世界的“两个基本原理”和“两个效应”。
答案 10 m 80 m
对“相对论”中两个关系的理解
[要点归纳] 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、 作用时间足够长，物体将能加速到光速或超过光速。
2.质能关系
按照相对论及基本力学定律可得质量和能量的关系为E＝__m_c_2，称为质能关系式。物 质的质量减少或增加时，必然伴随着___能__量的减少或增加，其关系为ΔE＝ ___Δ_m_。c2
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
哥 .哥
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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
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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.
2021高中物理鲁科版必修二课件：第6章第1～2节 高速世界 量子世界
1/2ꢀ高速世界/量子世界题型1ꢀ低速与高速1．[广东佛山一中2018高一下期中]经典力学不适用于下列哪些运动(ꢀꢀ)A．火箭的发射B．速度接近光速的物体的运动C．“墨子号”在太空的运动D．宇宙飞船绕地球的运动解析经典力学适用于宏观、低速物体的运动，而不适用于微观、高速物体的运动，故选B.2．经典力学规律有其局限性．物体以下列哪个速度运动时，经典力学规律不适用(ꢀDꢀ)A．2.5×10－5m/sB．2.5×102ꢀm/sC．2.5×103ꢀm/sD．2.5×108ꢀm/s解析速度接近光速时，由相对论规律可知，物体的质量将随物体速度的变化而发生较大变化，经典力学不再适用，故选D.3．下列说法正确的是(ꢀꢀ)CA．开普勒发现了万有引力定律B．牛顿测定了引力常量C．爱因斯坦建立了狭义相对论D．物体高速(接近光速)运动时，其长度与运动状态无关解析牛顿发现了万有引力定律之后，卡文迪许用扭秤实验首先测定了引力常量，A、B错误．爱因斯坦建立了狭义相对论和广义相对论，C正确．根据相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都与物体的速度有关，都是相对的；根据狭义相对论，一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度比静止时短，D错误．4．物体运动的速度非常大时，经典力学就不再适用了，这是因为(ꢀCꢀ)A．物体运动的速度很大时，测量时引起的误差太大，所以不适用了B．物体运动的速度很大时，物体受到的力也很大，所以不适用了C．物体运动的速度很大时，物体的质量也发生了较大变化，所以不适用了D．物体运动的速度很大时，加速度也很大，所以不适用了解析根据相对论力学可知，物体的质量不是恒定的，它随物体运动的速度而变化，而在经典力学中，认为物体的质量是恒定的，故C正确．题型2ꢀ经典力学与相对论、量子理论的关系5．[广西南宁三中2018高一下期末]以下说法正确的是(ꢀCꢀ)A．大到天体，小到微观粒子，经典力学理论均适用B．经典力学的局限性说明经典力学的理论是错误的C．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变D．相对论与量子力学否定了经典力学理论解析我们现在的力学分为经典力学和量子力学，其中经典力学是指以牛顿的三大定律为基础的现代力学体系，其适用于宏观、低速的物体的运动，在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变；在微观高速情况下物体的运动，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了经典力学，只是说明经典力学具有局限性，但不能说经典力学是错误的，故选项C正确．.6．[四川绵阳2018高一下期末]经典力学有一定的局限性和适用范围．下列运动适合用经典力学研究和解释的是(ꢀBꢀ)A．氢原子内电子的运动B．飞船绕月球做圆周运动C．密度很大的中子星附近物体的运动D．宇宙探测器以接近光速的速度远离地球的运动解析氢原子内电子已经不属于宏观物体，所以不适用于经典力学，故A错误；飞船绕月球做圆周运动是在弱引力场中的运动且运动速度远小于光速，所以适用于经典力学，故B正确；密度很大的中子星附近产生了强引力场，故不适用于经典力学，故C错误；速度接近光速的运动不适用于经典力学，故D 错误．7．[吉林长春2019高一下月考](多选)关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列说法中正确的是(ꢀꢀ)BCA．狭义相对论和经典力学是相互对立的、互不相容的两种理论B．在物体高速运动时，物体的运动规律遵循狭义相对论，在低速运动时，物体的运动遵循牛顿运ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ动定律C．经典力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的解析经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似，即只要远小于光速，经过数学变换，狭义相对论公式可变化为牛顿经典力学的公式，故A错误；在物体高速运动时，物体的运动规律遵循狭义相对论，在低速运动时，物体的运动遵循牛顿运动定律，故B正确；牛顿经典力学只适用于宏观、低速物体的运动，量子力学适用于微观、高速粒子的运动，故C正确，D错误．8．[江西南昌二中2019高一下月考]继哥白尼提出“日心说”、开普勒提出行星运动三定律后，牛顿站在巨人的肩膀上，创立了经典力学，揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律；爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足，又进一步发展了经典力学，创立了相对论，这说明(ꢀꢀ)D①世界无限扩大，人不可能认识整个世界，只能认识世界的一部分ꢀ②人的意识具有能动性，能够正确地反映客观世界ꢀ③人对世界的认识具有局限性，需要发展和深化ꢀ④每一个认识都可能被后人推翻，人不可能获得正确的认识A．①②③④ꢀꢀB．①②③ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀC．①③④ꢀꢀꢀꢀꢀD．②③解析人对客观规律的认识是长期的、曲折的，甚至是错误的；但人的意识具有能动性，通过不断实践与概括，最终能够正确地反映客观世界；人对世界的每一个正确认识都有局限性，需要发展和深化，故②③正确．9．[山西太原2018高一下期末](多选)2017年6月16日，来自中国的“墨子号”量子卫星从太空发出两道红色的光射向青海德令哈站与千里外的云南丽江高美古站，首次实现了人类历史上第一次距离达“千公里级”的量子密钥分发．下列说法正确的是(ꢀAꢀC)A．经典力学适用于“墨子号”绕地球运动的规律B．经典力学适用于光子的运动规律C．量子力学可以描述“墨子号”发出两道红光的运动规律D．量子力学的发现说明经典力学已经失去了应用价值解析经典力学适用于宏观、低速物体的运动，“墨子号”绕地球的运动属于宏观、低速的运动，故A正确．量子力学适用于微观、高速物体的运动，如光子的运动，而对于高速运动的光子，经典力学已经不再适用，故B错误．量子力学可以描述光子的运动规律，而且量子力学和经典力学的适用范围不同，各自在自己的范围内是有价值的，故C正确，D错误．。
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
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．
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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
高一物理课件61高速世界3鲁科版必修2
2019/11/22
牛顿定律适用的参照系
惯性参照系
甲
相对惯例性系作匀v 速直线运动的参照系
Fma
站台
甲
乙
F' ma'
v
乙
2019/11/22
选择的参考系不同，对运动的描述就不同：
例如：让两小球从同一高度同时自由下落。
符合牛顿运动定律
2019/11/22
不符合牛顿运动定律 惯性系 非惯性系
第二个问题
2019/11/22
1. 、同时相对性
2019/11/22
2019/11/22
结论
1) 沿两惯性系相对运动方向发生的两个事件，在 其中一个惯性系中表现同时，在另一惯性系中观察 总是在前一惯性系运动的后方那一事件先发生。
2) 对不同参考系，同样两事件之间的时间间隔是不同的。
即：时间量度是相对的，并且与相对运动速度有关。
实
测 慢 ( 203 ±10 ) ×10 - 9 s
2019/11/22
Dt
Dt 1 u2
c2
附：
双生子佯谬
运动的时钟变慢了， 但运动是相对的， 和 都认为对方的钟在运动，这将会导致 双方都认为对方的钟变慢了的矛盾结论。这就是时钟佯谬。 若 和 是一对双生子。 乘高速飞船到太空 遨游一段 时间后返回地球 ， 发现对方 比自己老了，根据运动的相对性 ， 将会得出 也发现 对方比自己老了的矛盾结论。称为双生子佯谬。
2019/11/22
伽利略相对原理和电磁规律的矛盾 促使人们思考下述问题：
绝对时空观的观念是不是需要 修正？
这个时候整个物理学界陷入
困惑 ？？？
2019/11/22
20世纪最伟大的科学家 爱 因斯坦对这个问题进行了 深入研究，
牛顿定律适用的参照系
惯性参照系
甲
相对惯例性系作匀v 速直线运动的参照系
Fma
站台
甲
乙
F' ma'
v
乙
2019/11/22
选择的参考系不同，对运动的描述就不同：
例如：让两小球从同一高度同时自由下落。
符合牛顿运动定律
2019/11/22
不符合牛顿运动定律 惯性系 非惯性系
第二个问题
2019/11/22
1. 、同时相对性
2019/11/22
2019/11/22
结论
1) 沿两惯性系相对运动方向发生的两个事件，在 其中一个惯性系中表现同时，在另一惯性系中观察 总是在前一惯性系运动的后方那一事件先发生。
2) 对不同参考系，同样两事件之间的时间间隔是不同的。
即：时间量度是相对的，并且与相对运动速度有关。
实
测 慢 ( 203 ±10 ) ×10 - 9 s
2019/11/22
Dt
Dt 1 u2
c2
附：
双生子佯谬
运动的时钟变慢了， 但运动是相对的， 和 都认为对方的钟在运动，这将会导致 双方都认为对方的钟变慢了的矛盾结论。这就是时钟佯谬。 若 和 是一对双生子。 乘高速飞船到太空 遨游一段 时间后返回地球 ， 发现对方 比自己老了，根据运动的相对性 ， 将会得出 也发现 对方比自己老了的矛盾结论。称为双生子佯谬。
2019/11/22
伽利略相对原理和电磁规律的矛盾 促使人们思考下述问题：
绝对时空观的观念是不是需要 修正？
这个时候整个物理学界陷入
困惑 ？？？
2019/11/22
20世纪最伟大的科学家 爱 因斯坦对这个问题进行了 深入研究，
【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
栏目 导引
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)×
栏目 导引
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．
栏目 导引
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
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
鲁科版物理必修二课件第6章第1节高速世界
狭义相对论两种关系的应用 [例2] 太阳在不断地辐射能量，因而其质量也不断地减少。 若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J，试计算太阳在一秒内 失去的质量。估算5000年内总共减少了多少质量，与太阳的 总质量2×1027t的比值k为多大。 [思路点拨] 解此题可按以下思维流程
由ΔE＝Δmc2 → 1 s内的Δm → 5 000年内的Δm
(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”。
3．光线在引力场中的弯曲可以等效为________被引力弯曲 了，引力不但影响空间，而且也影响________，对影响方 式的最佳描述就是____________。 解析：广义相对论的观点：加速能使光线弯曲，引力也能 使光线弯曲；进一步研究认为，光线在引力场中的弯曲可 以等效为空间被引力弯曲了，引力不但影响空间，而且也 影响时间，对影响方式的最佳描述就是时空弯曲。 答案：空间 时间 时空弯曲
2．光速不变原理的理解 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。这一结论实际上已被大量的实验(包括迈克尔 孙实验)证实。如图6－1－1所示，假设在真空环境中，静止 在匀速运行列车中的观测者与静立于地面的观测者，测得手 电发出的光波的速度大小都是c。
[重点诠释] 1．对相对性原理的理解 (1)惯性系是指牛顿运动定律成立的参照系，相对于一个惯 性系做匀速直线运动的另一个参照系也是惯性系。 (2)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规律，在其他一切惯性系中对该系统 该过程做出描述的物理规律皆保持形式不变。例如，在匀 速飞行的飞机上观测，上抛小球的运动遵循动能定理，那 么在地面上(或在其他惯性系中)观测，上抛小球的运动仍遵 循同样形式的动能定理。
高一物理高速世界(PPT)3-2
的负半周（ωt=π~π），D反偏截止，D正偏导通，RL上也有自上而下的电流流过，RL上的电压与u相同。可画出整流波形如图Z所示。可见，负载凡上得到 的也是一单向脉动电流和脉动电压。其平均值分别为： 流过二极管D的平均电流（即正向电流）为加在二极管两端的最高反向电压为选择整流二极管时，应 以此二参数； 股票知识：https:// ；为极限参数。 全波整流输出电压的直流成分（较半波）增大，脉动程度减小，但变压器需要中心 抽头、制造麻烦，整流二极管需承受的反向电压高，故一般适用于要求输出电压不太高的场合。 变压器次级中心抽头的全波整流电路。从图的电路很容易看
出，它是两个半波整流电路结合而成的，所以也称为双半波整流电路。变压器的中心抽头为地电位，把交流电压正、负半周分成两部分。正弦交流电正半周 时二极管DA导通，电流通过DA到负载；负半周时二极管DB导通，电流通过DB也到负载。和半波整流电路相比，在交流电压的正、负半周上都有电流通过 负载。虽然每个时刻流到负载的电流并未增加，但平均输出电流比半波整流加倍，流过每个管的电流为负载电流的/。有载时平均输出电压是变压器次级半个 绕组电压有效值的.倍 [] 。 经常使用的整流电路是桥式全波整流电路。它的变压器次级只有一个绕组，接在由四只二极管组成的电桥上。四只管又分成两对， 没对串联起来工作。当正弦交流电的正半周到来时，即变压器次级上端为正时，二极管DA和DC导通而二极管DB和DD截止，如图b所示。当正弦交流电压的 下半周到来时，即变压器上端相对于下端为负时，二极管DB和DD导通而二极管DA和DC截止，如图c所示。可以看出，不论是DA和DC导通，或是DB和DD 导通，流过负载的电流方向都是一致的，在负载上产生的电压都是上正下负。输出波形与变压器具有中心抽头的全波整流器的整流波形相同，如图d。每一个 脉冲波形对应两个导通管 [] 。 另外，当DA和DC管导通时，可近似将它们看作短路，变压器次级的反向峰值电压是加到截止管DB和DD上的（两管并联）， 所以每只管承受的反向峰值电压为√Erms。加到电阻性或电感性负载上的输出电压为变压器次级有效值电压的.倍；加到电容性负载的输出电压是变压器次级 有效值电压的√倍。一般估算认为，带负载时输出电压为.Erms。两对二极管交替工作，输出电流比半波整流器加大了一倍，每只管流过的电流ID仅为负载 电流Id的一半，即ID=/Id [] 。 单相半波电阻性负载整流电路：由于半导体二极管D的单向导电特性，只有当变
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2018/7/17
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
2018/7/17
一、
第一个问题
经典力学时空观
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
2018/7/17
伽利略相对原理和电磁规律的矛盾 促使人们思考下述问题：
绝对时空观的观念是不是需要 修正？
这个时候整个物理学界陷入
困惑 ？？？
2018/7/17
20世纪最伟大的科学家 爱因斯坦对这个问题进行 了深入研究，
并在1905年发表了论文 《论动体的电动力学》
在这篇论文里对上述问题 作出了对整个物理学界乃 至整个科学界都有变革意 义的回答
2018/7/17
c 2.99 10 mS
8
1
任何参照系中测得的光在真空的
速率都应该是这一数值
这一结论还特别为后来的很多精确的实验所证实， 最著名的是1887年迈克尔逊和莫雷所做的实验。 它们都明确无误地证明光速的测量结果与光源和 测量者的相对运动无关，亦即与参照系无关。 可见光和电磁波的运动不服从伽利略相对原理.
2018/7/17
第1节：高速世界
2018/7/17
前面几章介绍了经典力学（牛顿力学）最基本的内容。 牛顿力学的基础就是以牛顿命名的那三条定律， 这一理论形成于十七世纪，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，
同时自身也得到了很大发展。 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， 微观
观念上的变革
革命性
狭义相对论时空观
绝对的（不变） 相对的
经典时空观 光速
同时 时间与空间 相对的 绝对的
与运动无关，绝对的 与运动有关，相对2018/7/17
②、 狭义相对论时空观
1.、同时相对性
设想一列火车以速度v匀速向右运动，火车中央 有一信号灯，在经过地面O点时发出一光信号.
按照这种观点：时间和空间是彼此独立， 互不相关并且独立于物质和运动之外的， 不受物质和运动的影响。
——绝对时空观
2018/7/17
根据绝对时空观，得出几个结论
同时绝对性
时间间隔的绝对性 空间距离的绝对性 质量恒定不变
2018/7/17
牛顿的伽利略相对性原理和绝对时空观 是作为两个基本假设提出来的， 它之所以为人们接受承认 一方面是牛顿力学在解决力学问题获得的巨大功； 另一方面观察结果与人们的经验相符。 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， 发现在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
爱因斯坦: Einstein
现代时空的创始人
2018/7/17
相对论的时空观念与人们固 有的时空观念差别很大，很难被 普通人所理解。人们都称赞爱因 斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟 大的内容。这使人们想起英国诗 人波谱歌颂牛顿的诗句:
自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中， 上帝说：“让牛顿去吧，”于是一切都成为光明。 后人续写道: 上帝说完多少年之后， 魔鬼说：“让爱因斯坦去吧，”于是一切又回到黑暗中。
相对于不同的参照系长度和时间的 第二个问题 测量是一样的吗？ 对于空间和时间测量的问题， 牛顿力学是用绝对空间和绝对时间的概念来回答。
. 绝对时空观
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， 无论在那个惯性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， 无论在那个惯性系中测量都是一样的
高速
空间尺度
8
10
10
m 如原子、电子粒子，
3 10 m / s
光、电磁波及粒子衰变，速度 为光速或接近光速
2018/7/17
这时人们发现牛顿力学在这些领域不再适用 物理学的发展要求对牛顿力学以及某些长期
认为是不言自明的基本观念作出根本性的变革，
物理学需要一场革命！ 二十世纪初诞生的相对论和量子力学就是这场 从经典物理向近代物理变革的标志 本节介绍相对论的基础知识
2018/7/17
爱因斯坦相对性原理
光速不变原理
物理学定律在所有的惯 性系中都是一样的，也 就是说，物理学定律与 惯性系的选择无关
在任何惯性系中，自由 空间（真空）中的光速 具有相同的量值
讨论
Einstein 的相对性理论 是 Newton理论的发展 一切物 理规律
力学 规律
2018/7/17
2018/7/17
如果甲测的小球 t 下落时间为
例
v
甲
如果乙测的小球 下落时间为 t
站台
u
乙
t t
2018/7/17
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无关地流逝着。”
2018/7/17
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、狭义相对论时空观 ①. 爱因斯坦假设
1. 爱因斯坦相对性原理 物理学定律在所有的惯性系中都是一样的，
也就是说，物理学定律与惯性系的选择无关 爱因斯坦相对性原理和牛顿相对性原理比较，
前者是后者的推广
2018/7/17
1. 、同时相对性
2018/7/17
惯性参照系
牛顿定律适用的参照系
相对惯性系作匀速直线运动的参照系 例 v
甲
F ma
站台
甲
乙
F ' ma '
v
乙
2018/7/17
选择的参考系不同，对运动的描述就不同：
例如：让两小球从同一高度同时自由下落。
不符合牛顿运动定律
符合牛顿运动定律
惯性系
非惯性系
2018/7/17