《经典时空观与相对论时空观》课件(1)
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这就是“同时”的相对 性
c、长度变短了！（长度收缩效应）
一个物体，相对它静止的观测者测得其长度为L （静止长度），该物体相对于另一惯性系沿自身长度
方体向的以长匀 度速 为v: 运＝动L，1则－在cv22此惯由性于系v中< c的，观所测以者长度测得该物 比原来要小。
d、质量变大了！（质速关系）
一个物体，相对它静止的参考系其质量为M（静止
质量），该物体相对于另一惯性系运动时，则在此惯
性系中的观测其质量为: ＝ m
1
v2 c2
由于 v < c ，所以
质量比原来要大。
e、潘多拉魔盒（质能方程）
E mc2
原子弹（裂变） 氢弹（聚变） 核电站（可控裂变）
能量大，被称为人造小 太阳。安全无污染，无放射 性！
中国目前的研究处在世 界的前列！
的
作用都是靠“以太”来实现。然而，1887年，物理学家
迈克
尔逊和莫雷却用一些精密的实验证明， “以太说”是荒
诞
的。但他们也V没车 有提出一套科学的V车理论出来根。据经典力学理论，
同样的道理：在地面
V人
上的人看来，光的速
这个观察者来说，车上人的 速度等于车和人的速度之和。
那么概括来说，惯性系是一个怎样的参考系呢？ 绝对静止或相对于绝对静止的参考系作匀速直线运 动 这样的参考系存在吗？ 运动是绝对的，静止是相对的！
牛顿引进了与任何实物都不相干的绝对空间和绝对时间来 决定他的力学系统的有效参考系。 如图所示：
绝对静止的空间
绝对运动的自然存在
均匀流逝的时间
二、经典时空观 （你能试着总结吗？）
事实上我们称这个能让牛顿定律成立的参照系为惯 性系。反之则为非惯性系。
所有相对惯性系作匀速直线运动的参照系都是惯性系。
所有的惯性系都是等效的。(所有惯性系里的力学规律 都相同) —— 伽利略相对性原理
V
为什么？
人因为感觉不到加
速度所以并不知道车子 是走还是停。抛出去的 小球也表现不出其他异 常行为。
然而，实际情况却是 地面上的人所测得的
光速依然是c，怎么
回事呢？课件
2、相对论及其时空观
爱因斯坦通过思考认为：一定是我们的时空观出了问题。 为解决这个矛盾，爱因斯坦于1905年提出侠义相对论。
两
个
相对性原理 — 在不同的惯性参考系中，一切
基
物理规律都相同。
本
假 设
光速不变原理 — 在不同的惯性参考系中，测 得真空中的光速都相同。
“高温全超导托克马克”装置（可控聚变）
爱因斯坦生平：
20世纪最伟大的物理学家，科学革命的旗手。1879年3月14日生于德国乌尔 姆一个犹太人家庭。1896年，他进人瑞士苏黎世工科大学师范系（实即数 理系）。1900年毕业后失业两年才到瑞士专利局任三级鉴定员，这里的七 年是他辉煌的科学创造时期。1908年兼任伯尔尼大学编外讲师。1909年离 开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授。1911年任布拉格德国大学理论 物理学教授。1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授。1914年任柏林大学 教授和威廉皇帝物理研究所所长 。法西斯政权建立后。爱因斯坦受到迫害， 被迫离开德国。1933年移居美国任普林斯顿高级研究院教授，直至1945年 退休。在美期间，1940年取得美国国籍。爱因斯坦是人类历史中最具创造 性才智的人物之一。他一生中开创了物理学的四个领域：狭义相对论、广 义相对论、宇宙学和统一场论。他是量子理论的主要创建者之一。他在分 子运动论和量子统计理论等方面也作出重大贡献。1955年4月18日爱因斯坦 逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不举行任何活动。不立纪念碑，骨灰撒 在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。
由此两式得 2
t1
1
v2 c2
由于 v < c ，则 t2 > t1 ,
且 v 越接近 c 这种差异
越明显。
所以我们说：运动的钟 比静止的钟走得慢！ 这就是时间延缓效应。
b、“同时”不“同时”了！（“同时”相对性） 课
件
V车
d
d
dS
s 光速不变，d < ，则
地面上的人看到光不是 同时到达车的前后壁！
这两个假设，第一个保证了牛顿力学规律在不同惯性系 中的适用性，另一个保证理论与实际观测所得的一致性。
那么，侠义相对论为我们描绘了一个怎样的时空呢？
a、时间被延缓了！（时间延缓效应）
V车
cd
车上的钟走过的时间为t1
地上的钟走过的时间为t2
t1
2d c
2 (t2v)2 d 2
t2
2 c
t
1、时间与空间相互独立，不受物质与运动影 响
2、同时的绝对性
3、时间间隔的绝对性
4、空间距离的绝对性
三、高速世界的法则—相对论时空观
1、1问9世题纪是末这，样随产着生经的典：物理学的不断完善，尤其是电和
磁本性的认清以及光的电磁波本性的认清，物理学家们
认为宇宙中充满着一种叫“以太”的物质。光的传播和场
经典时空观与相对论时空观
一、惯性系、非惯性系与伽利略相对性
我们知道描述一物体的运动时，所选参照系不同， 它的运动描述就不同。
原则上这个参照系可任意选取。
但是应用牛顿定律时却不可任意选取。为什么呢？
见例 子
相对地面时两小球
都做自由落体运动。但 A球相对于B球时，虽 然受到力的作用，但还 是静止的。牛顿定律在 这里失效了！
c、长度变短了！（长度收缩效应）
一个物体，相对它静止的观测者测得其长度为L （静止长度），该物体相对于另一惯性系沿自身长度
方体向的以长匀 度速 为v: 运＝动L，1则－在cv22此惯由性于系v中< c的，观所测以者长度测得该物 比原来要小。
d、质量变大了！（质速关系）
一个物体，相对它静止的参考系其质量为M（静止
质量），该物体相对于另一惯性系运动时，则在此惯
性系中的观测其质量为: ＝ m
1
v2 c2
由于 v < c ，所以
质量比原来要大。
e、潘多拉魔盒（质能方程）
E mc2
原子弹（裂变） 氢弹（聚变） 核电站（可控裂变）
能量大，被称为人造小 太阳。安全无污染，无放射 性！
中国目前的研究处在世 界的前列！
的
作用都是靠“以太”来实现。然而，1887年，物理学家
迈克
尔逊和莫雷却用一些精密的实验证明， “以太说”是荒
诞
的。但他们也V没车 有提出一套科学的V车理论出来根。据经典力学理论，
同样的道理：在地面
V人
上的人看来，光的速
这个观察者来说，车上人的 速度等于车和人的速度之和。
那么概括来说，惯性系是一个怎样的参考系呢？ 绝对静止或相对于绝对静止的参考系作匀速直线运 动 这样的参考系存在吗？ 运动是绝对的，静止是相对的！
牛顿引进了与任何实物都不相干的绝对空间和绝对时间来 决定他的力学系统的有效参考系。 如图所示：
绝对静止的空间
绝对运动的自然存在
均匀流逝的时间
二、经典时空观 （你能试着总结吗？）
事实上我们称这个能让牛顿定律成立的参照系为惯 性系。反之则为非惯性系。
所有相对惯性系作匀速直线运动的参照系都是惯性系。
所有的惯性系都是等效的。(所有惯性系里的力学规律 都相同) —— 伽利略相对性原理
V
为什么？
人因为感觉不到加
速度所以并不知道车子 是走还是停。抛出去的 小球也表现不出其他异 常行为。
然而，实际情况却是 地面上的人所测得的
光速依然是c，怎么
回事呢？课件
2、相对论及其时空观
爱因斯坦通过思考认为：一定是我们的时空观出了问题。 为解决这个矛盾，爱因斯坦于1905年提出侠义相对论。
两
个
相对性原理 — 在不同的惯性参考系中，一切
基
物理规律都相同。
本
假 设
光速不变原理 — 在不同的惯性参考系中，测 得真空中的光速都相同。
“高温全超导托克马克”装置（可控聚变）
爱因斯坦生平：
20世纪最伟大的物理学家，科学革命的旗手。1879年3月14日生于德国乌尔 姆一个犹太人家庭。1896年，他进人瑞士苏黎世工科大学师范系（实即数 理系）。1900年毕业后失业两年才到瑞士专利局任三级鉴定员，这里的七 年是他辉煌的科学创造时期。1908年兼任伯尔尼大学编外讲师。1909年离 开专利局任苏黎世大学理论物理学副教授。1911年任布拉格德国大学理论 物理学教授。1912年任母校苏黎世联邦工业大学教授。1914年任柏林大学 教授和威廉皇帝物理研究所所长 。法西斯政权建立后。爱因斯坦受到迫害， 被迫离开德国。1933年移居美国任普林斯顿高级研究院教授，直至1945年 退休。在美期间，1940年取得美国国籍。爱因斯坦是人类历史中最具创造 性才智的人物之一。他一生中开创了物理学的四个领域：狭义相对论、广 义相对论、宇宙学和统一场论。他是量子理论的主要创建者之一。他在分 子运动论和量子统计理论等方面也作出重大贡献。1955年4月18日爱因斯坦 逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不举行任何活动。不立纪念碑，骨灰撒 在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。
由此两式得 2
t1
1
v2 c2
由于 v < c ，则 t2 > t1 ,
且 v 越接近 c 这种差异
越明显。
所以我们说：运动的钟 比静止的钟走得慢！ 这就是时间延缓效应。
b、“同时”不“同时”了！（“同时”相对性） 课
件
V车
d
d
dS
s 光速不变，d < ，则
地面上的人看到光不是 同时到达车的前后壁！
这两个假设，第一个保证了牛顿力学规律在不同惯性系 中的适用性，另一个保证理论与实际观测所得的一致性。
那么，侠义相对论为我们描绘了一个怎样的时空呢？
a、时间被延缓了！（时间延缓效应）
V车
cd
车上的钟走过的时间为t1
地上的钟走过的时间为t2
t1
2d c
2 (t2v)2 d 2
t2
2 c
t
1、时间与空间相互独立，不受物质与运动影 响
2、同时的绝对性
3、时间间隔的绝对性
4、空间距离的绝对性
三、高速世界的法则—相对论时空观
1、1问9世题纪是末这，样随产着生经的典：物理学的不断完善，尤其是电和
磁本性的认清以及光的电磁波本性的认清，物理学家们
认为宇宙中充满着一种叫“以太”的物质。光的传播和场
经典时空观与相对论时空观
一、惯性系、非惯性系与伽利略相对性
我们知道描述一物体的运动时，所选参照系不同， 它的运动描述就不同。
原则上这个参照系可任意选取。
但是应用牛顿定律时却不可任意选取。为什么呢？
见例 子
相对地面时两小球
都做自由落体运动。但 A球相对于B球时，虽 然受到力的作用，但还 是静止的。牛顿定律在 这里失效了！