高中物理教科版 (2019)必修 第二冊2 相對論時空觀簡介精品ppt課件

這是一份高中物理教科版 (2019)必修 第二冊2 相對論時空觀簡介精品ppt課件，文件包含7669103教科版2019高中物理必修第二冊52相對論時空觀簡介-課件教科版2019pptx、7669180教科版2019高中物理必修第二冊52相對論時空觀簡介-教案教科版2019docx等2份課件配套教學(xué)資源，其中PPT共23頁， 歡迎下載使用。
1．了解相對論的誕生及發(fā)展歷程。2．理解狹義相對論中時間和空間的相對性。3．了解廣義相對性原理和等效原理。4．初步認識狹義相對論和廣義相對論的內(nèi)容和基本原理。
人類史上首張黑洞照片發(fā)布
2019年4月10日，事件視界望遠鏡（EHT）國際合作組織在全球六地同步召開新聞發(fā)布會，宣布他們已經(jīng)捕獲了首張黑洞照片。
1．麥克斯韋電磁場理論真空中的光速是一個常量，在不同慣性參考系中應(yīng)當(dāng)有相同的值，這與經(jīng)典力學(xué)相矛盾。2．狹義相對論的兩個基本假設(shè)(1)狹義相對論的相對性原理：對不同的慣性系，物理規(guī)律（包括力學(xué)的和電磁學(xué)的）都是一樣的。(2)光速不變原理：光在真空中運動的速度在任何慣性系中測得的數(shù)值都是相同的。在這兩個基本假設(shè)的基礎(chǔ)上，愛因斯坦于1905年創(chuàng)立了狹義相對論。
（一）同時的相對性同時是相對的，是指相隔一定距離發(fā)生的兩件事，在一個參考系中觀測是同時發(fā)生的，在相對于此參考系運動的另一個參考系中觀測就可能不是同時，而是一先一后發(fā)生的。思考：同時為什么是相對的？
假設(shè)一列火車在平直的軌道上以很高的速度u勻速駛過站臺，在車廂的正中放有一個閃光燈?，F(xiàn)在使該燈發(fā)出一次閃光向周圍傳播。閃光照到車廂的前壁和后壁，是兩個事件。小麗和她的靜止在火車參考系中的小伙伴們在車上觀測，小明和他的靜止在站臺參考系中的小伙伴們在站臺上觀測，他們認為這兩個事件是同時發(fā)生的嗎？即閃光是同時到達前后壁的嗎？
在車廂內(nèi)觀測，由于車廂是慣性系，光的速率向前和向后一樣，而且經(jīng)過的距離相同，所以閃光是同時到達前后壁的（如圖）。
在站臺上觀測，由于底面是慣性系，所以閃光時先到達后壁而后到達前壁，不是同時發(fā)生的（如圖）。
（四）相對論質(zhì)量和能量
狹義相對論的時間變換公式和長度變換公式說明，同一段時間或長度在不同的慣性系內(nèi)測得的結(jié)果是不一樣的。這就是說，時間和空間的量度是與物體的運動有關(guān)的，是相對的。運動物體的長度測量建立在必須同時進行觀測的基礎(chǔ)上，說明時間和空間的量度又是相互緊密聯(lián)系的。經(jīng)典時空觀是相對論時空觀的特殊表現(xiàn)。在低速范圍內(nèi)，在廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，建立在經(jīng)典時空觀的基礎(chǔ)上的牛頓運動定律仍然成立。探索太空的宇宙航行能夠?qū)崿F(xiàn)就是明證。
1.如何認識“同時”的相對性？答案:“同時”是指兩個事件發(fā)生的時刻是一樣的?！巴瑫r”的相對性是說，在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中則可能不是同時發(fā)生的，即“同時”是相對的，也就是說，有人看到同時發(fā)生的事件，在其他觀察者眼里可能不是同時發(fā)生的。2.如何正確理解時間間隔的相對性? 3.怎樣理解長度的相對性？
人在舟中，閉牖而坐，舟行而人不覺。
狹義相對論的困難：困難之一：無法解釋慣性系的優(yōu)先地位。困難之二：萬有引力定律無法納入相對論的體系。
1.愛因斯坦有一個基本思想：自然界遵循的規(guī)律是統(tǒng)一的。2.兩個基本假設(shè)(1)廣義相對性原理：在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的。(2)等效原理：一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價。
3.廣義相對論誕生（1）引力作用使光波發(fā)生頻移，從引力勢能低處發(fā)出的光波在引力勢能高處接收到時其頻率變低，發(fā)生“紅移”；相反，從引力勢能高處向引力勢能低處發(fā)射光波，接收到的頻率變高，發(fā)生“藍移”。這已被地面上精密的實驗證實。
（2）水星繞太陽運動的軌道與根據(jù)牛頓萬有引力定律計算所得的不一致，這是一個在天文學(xué)史上長達百年的困惑。愛因斯坦用新建立的引力場方程取代了經(jīng)典的萬有引力定律，計算結(jié)果和實際觀測符合得很好解決了天文學(xué)上的百年疑難。
（3）當(dāng)兩個天體相互繞轉(zhuǎn)時，會向外界輻射出引力波。引力波的發(fā)現(xiàn)證實了廣義相對論，并打開一扇前所未有的窺探宇宙的新窗口。
100多年前人們發(fā)現(xiàn)并掌握了電磁波，使得社會發(fā)生了一次技術(shù)革命，由此人類的生活發(fā)生了極其巨大的變化。那么，引力波的發(fā)現(xiàn)會給我們帶來什么呢？
廣義相對論指出了時間和空間的量度與物體間的引力有關(guān)，因而與它們的質(zhì)量有關(guān)。物體因具有質(zhì)量而使其周圍的時間和空間發(fā)生了“彎曲”。雖然這種彎曲是我們?nèi)梭w器官感覺不到的，但可以通過各種方法間接地加以確定，而引力正是這種“時空彎曲”的表現(xiàn)?！皬澢钡某潭仍礁?，對應(yīng)的引力也就越強（圖5-2-13）。
在廣義相對論中，時空觀念比狹義相對論更推進了一步。時間、空間不僅是相對的，組成一個密切聯(lián)系、不可分割的整體，并且不能脫離整個物質(zhì)世界而單獨存在。人類對客觀世界的認識是不斷擴展和深化的，不論多么偉大的人物都只能跑好這場超級馬拉松接力中的一棒，經(jīng)典時空觀和相對論時空觀就是其中的兩棒。
1.說說你對狹義相對論兩個基本假設(shè)的認識，為什么這兩個觀點不叫定律而叫假設(shè)？2.一架飛機在上海楊浦大橋上空勻速飛過，飛機飛行方向與大橋平行，問飛機上的乘客看到的大橋長度與靜止觀察時相比有什么變化？