2019-2020年高中物理第6章相对论与天体物理第12节牛顿眼中的世界爱因斯坦眼中的世界教学案鲁科版选修3

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1、2019-2020年高中物理第6章相对论与天体物理第12节牛顿眼中的世界爱因斯坦眼中的世界教学案鲁科版选修3　　　　　　　1．伽利略的相对性原理中指出，力学规律在任何惯性系中都是相同的。2．绝对时空观认为时间和空间是绝对的。相对论的时空观中指出时间和空间都是相对的。3．狭义相对性原理指出物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式。4．光速不变原理指出在任何惯性系中，光在真空中的速度恒为c，与光源的运动和观察者的运动无关。5．时间延缓效应Δt＝，长度缩短效应l＝l0，相对论的速度叠加u＝。经典力学的相对性原理　绝对时空观[自读教材·抓基础]1．经典力学的相对性原理

2、通过任何力学实验，都不可能发现惯性系是处于绝对静止状态，还是在做匀速直线运动。也就是说，不可能通过力学实验测得惯性系的绝对速度。这种现象表明，力学规律在任何惯性系中都是相同的。这个结论称为经典力学的相对性原理。2．绝对时空观(1)在牛顿眼中的世界里，力学规律之所以在任何惯性系中表达形式都相同，其根本原因是时间与空间不会随参考系不同而变化，也就是说时间和空间是绝对的，这就是绝对时空观。(2)绝对时间和绝对空间是经典物理学的支柱。(3)经典力学的速度叠加原理：在经典力学中如果某一惯性系相对另一惯性系的速度为v，在此惯性系中有一物体速度为u′，那么，此物体相对另一

3、惯性系的速度是u＝v＋u′。3．寻找“以太”——迈克尔孙实验(1)19世纪的科学家认为，波是振动在介质中的传播，光速c是“以太”介质振动的传播速度。“以太”是绝对静止的，可看成绝对静止的参考系，光在“以太”中朝各个方向的传播速度皆为c。(2)物理学家们设计了各种检验“以太”存在的实验，其中最著名的是迈克尔孙—莫雷实验。[跟随名师·解疑难]1．理解经典力学的相对性原理应注意的问题(1)惯性系和非惯性系①如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系。相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系，就是惯性系。②

4、牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察路边的树木房屋向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立。这里加速的车厢就是非惯性系。(2)这里的力学规律指的是“经典力学规律”。(3)本原理可以有不同表示，比如：在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对另一个惯性系做匀速直线运动；或者说，任何惯性参考系都是相同的。2．绝对时空观的认识(1)绝对时间：两个同时发生的事件，不论是静止参考系中的观测者还是匀速直线运动参考系中的观测者，他们测得

5、这两个事件发生的时刻都是相同的，某事件经历的时间不会因参考系不同而不同。可见，“同时”是绝对的，时间也是绝对的，时间永远均匀地流逝着，与物质无关，与运动无关。(2)绝对空间：宇宙中存在一个绝对静止的惯性参考系(简称惯性系)，力学规律首先应当能在这个参考系中准确地陈述，这个绝对静止的惯性系与时间无关，永恒不变，它可以脱离物质独立存在，这就是绝对空间概念。[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)下列关于经典力学的时空观，错误的是(　　)A．在经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来

6、说可能不是同时发生的B．在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关C．在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对的、不变的量值，而与参考系选取无关D．经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间和空间均与物体的运动无关解析：选A　经典的时空观认为，时间、空间均是绝对的，与物体的运动状态无关。同时也是绝对的，即在一个参考系中同时发生的两个事件，在不同参考系中观察也是同时发生的。狭义相对论原理及相对时空观[自读教材

7、·抓基础]1．狭义相对论的两条基本原理(1)狭义相对性原理：物理规律(力学、电磁学、光学等)对于所有惯性系都具有相同的形式。(2)光速不变原理：在任何惯性系中，光在真空中的速度恒为c，与光源的运动和观测者的运动无关。2．狭义相对论中的时间和空间(1)根据狭义相对论，“同时”不再具有绝对的意义，“同时”是相对的。运动的时钟会变慢，这就是时间延缓效应。(2)根据狭义相对论，长度与观察者的运动状态有关，运动的物体在运动方向上发生了收缩，这就是长度缩短效应。3．相对论的速度叠加(1)狭义相对论的速度叠加公式为u＝，由该公式可推知，光速在静止参考系和运动参考系中具有相

8、同的数值是c。(2)在低速世界，物体的运动可以用经典