《爱因斯坦心目中的宇宙》课件2.ppt

1、 学习目标定位学习目标定位知道同时的相对性和时空的相对性知道同时的相对性和时空的相对性.知道两种奇特的效应知道两种奇特的效应尺缩效应和钟慢效应尺缩效应和钟慢效应知道爱因斯坦的质速公式和质能关系公式知道爱因斯坦的质速公式和质能关系公式.知识储备区知识储备区一、一、1运动运动 2运动运动三、三、mc2学习探究区学习探究区一、爱因斯坦的时空观一、爱因斯坦的时空观二、两个奇特的效应二、两个奇特的效应三、爱因斯坦的质速公式三、爱因斯坦的质速公式 质能关系质能关系一、爱因斯坦的时空观一、爱因斯坦的时空观一列火车在做匀速直线运动，在某车厢中央的一个人点燃一支蜡一列火车在做匀速直线运动，在某车厢中央的一个人点

2、燃一支蜡烛他看到车厢前后两壁是否同时被照亮，地面上的人看到的情况烛他看到车厢前后两壁是否同时被照亮，地面上的人看到的情况呢？但有了光速不变原理时，情况就不一样了，当火车速度较大时，呢？但有了光速不变原理时，情况就不一样了，当火车速度较大时，地面上的人将认为光先到达哪个壁？地面上的人将认为光先到达哪个壁？问题设计问题设计答案答案车厢内的人和地面上的人都看到前后壁同时被照亮车厢内的人和地面上的人都看到前后壁同时被照亮地面上的人认为光先到地面上的人认为光先到达后壁达后壁后后前前要点提炼要点提炼在经典物理学中，如果两个事件在一个参考系中认为是同时的，则在在经典物理学中，如果两个事件在一个参考系中认为是

3、同时的，则在另一个参考系中一定也是同时的，而根据爱因斯坦的两条基本公设，另一个参考系中一定也是同时的，而根据爱因斯坦的两条基本公设，同时是相对的同时是相对的(1)时间和空间是不能绝对定义的，它们与物体的运动速度有关时间和空间是不能绝对定义的，它们与物体的运动速度有关(2)根据光速不变原理和时空的性质，可导出如下关系式：根据光速不变原理和时空的性质，可导出如下关系式：2222211txxtcxtcc，vvvv其中，其中，x、x位置；位置；t、t时间；时间；v速度；速度；c光速光速二二、两个奇特的效应两个奇特的效应相对于地面以一定速度运动的物体，从地面上看，沿着运动相对于地面以一定速度运动的物体，

4、从地面上看，沿着运动方向上放置的棒，长度变短了，速度越大，变短得越多方向上放置的棒，长度变短了，速度越大，变短得越多尺缩效应也是一种相对效应尺缩效应也是一种相对效应静止参考系中沿运动方向放置的静止参考系中沿运动方向放置的棒，在运动的参考系中测量，其长度也要收缩棒，在运动的参考系中测量，其长度也要收缩二二、两个奇特的效应两个奇特的效应在一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，在一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长惯性系的速它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长惯性系的速度越大，我们观察到的过程经

5、历的时间越长度越大，我们观察到的过程经历的时间越长二二、两个奇特的效应两个奇特的效应钟慢效应也是相对的钟慢效应也是相对的比如我们在地面上认为飞船上的时间进程变长，比如我们在地面上认为飞船上的时间进程变长，而飞船上的观察者认为地面上的时间进程也变长而飞船上的观察者认为地面上的时间进程也变长0221mmcv在相对物体静止的参考系中测量，物体具有最小的质量在相对物体静止的参考系中测量，物体具有最小的质量m0(称为称为静止质量静止质量)在相对物体以速度在相对物体以速度v运动的惯性系中测量，物体的运动质量为运动的惯性系中测量，物体的运动质量为由于由于vm0，速度，速度v越大，运动质量也越大越大，运动质量

6、也越大任何质量任何质量m都对应着一定的能量都对应着一定的能量mc2，其关系式为，其关系式为Emc2.质能关系式也可写成质能关系式也可写成Emc2.由公式可以看出，随着一个物体质量的减少，会释放出一定的由公式可以看出，随着一个物体质量的减少，会释放出一定的能量；与此同时，另一物体吸收了能量，质量也会随之增加能量；与此同时，另一物体吸收了能量，质量也会随之增加一、一、对对同时的相对性的理解同时的相对性的理解典例精析典例精析例例1 1如图所示，沿平直铁路线有间距相如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔等的三座铁塔A、B和和C，假想有一列车，假想有一列车沿沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔方向以接近

7、光速行驶，当铁塔B发发出一个闪光，列车上的观测者测得出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是两铁塔被照亮的顺序是()A同时被照亮同时被照亮BA先被照亮先被照亮CC先被照亮先被照亮D无法判断无法判断Cccc以列车为参照系，以列车为参照系，C塔靠近塔靠近A塔远离塔远离例例2惯性系惯性系S中有一边长为中有一边长为l的正方形的正方形(如图所示如图所示)从相对从相对S系沿系沿x方向以接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近光速匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是()典例精析典例精析二、尺缩效应二、尺缩效应CSc垂直运动方向垂直运动方向不发生长度收缩效应不发生长度收缩效应

8、S例例3一个静止质量一个静止质量m01 kg的物体，与的物体，与地球一起绕太阳公转的速度为地球一起绕太阳公转的速度为30 m/s，在，在相应的惯性参考系中，观测者测得该物体相应的惯性参考系中，观测者测得该物体的质量为多少？的质量为多少？典例精析典例精析三、爱因斯坦的质速公式三、爱因斯坦的质速公式由质速公式：由质速公式：022=1mmcv2821=kg30110（）（3）1.000 00=0 05 kg课堂要点小结课堂要点小结爱爱因因斯斯坦坦心心目目中中的的宇宇宙宙爱因斯坦的时空观：爱因斯坦的时空观：同时的相对性同时的相对性时空的相对性时空的相对性长度收缩效应长度收缩效应时间延缓效应时间延缓效应

9、自我检测区自我检测区1231(尺缩效应尺缩效应)假设地面上有一列火车以假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是的人，观察的结果是()A这个人是一个矮胖子这个人是一个矮胖子 B这个人是一个瘦高个子这个人是一个瘦高个子C这个人矮但不胖这个人矮但不胖 D这个人瘦但不高这个人瘦但不高Dc垂直运动方向垂直运动方向不发生长度收缩效应不发生长度收缩效应高矮不变高矮不变2201cllv宽度变小，即人变瘦宽度变小，即人变瘦1232(时间延缓效应时间延缓效应)如图所示，有三个完如

10、图所示，有三个完全相同的时钟，时钟全相同的时钟，时钟A放在地面上，时放在地面上，时钟钟B、C分别放在两个火箭上，以速度分别放在两个火箭上，以速度vB和和vC朝同一方向飞行，朝同一方向飞行，vBvC.对于地面对于地面上的观察者来说，则以下说法中正确的上的观察者来说，则以下说法中正确的是是()A时钟时钟A走得最慢走得最慢 B时钟时钟B走得最慢走得最慢C时钟时钟C走得最慢走得最慢 D时钟时钟C走得最快走得最快 123B、C都变慢都变慢时钟时钟C比时钟比时钟B更慢更慢C1233(对质速公式的理解对质速公式的理解)对于公式对于公式 ，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是()A公式中的公式中的m0是物体

11、以速度是物体以速度v运动时的质量运动时的质量B当物体运动速度当物体运动速度v0时，物体的质量时，物体的质量mm0，即物体的质量改变了，故，即物体的质量改变了，故经典力学不适用经典力学不适用C当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动用于低速运动，而不适用于高速运动D通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化球上物体的运动时，不必考虑质量变化CD0221=cmmv0221=cmmv静止物体的质量静止物体的质量经典力学适用于宏观、低速经典力学适用于宏观、低速v较小时，较小时，m很小，可忽略很小，可忽略