52經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀(更新版)
【正文】 車上乘客的手表計(jì)只需要時(shí)間 t2，站臺(tái)長為 v t2．由于運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢，即 t2小于 t1，故 v t2小于 v t1．所以，乘客完全 有理由得出這樣的結(jié)論：站臺(tái)縮短了．實(shí)際上在車站上的人看來站臺(tái)卻并沒有縮短，但他們也同樣有理由說，火車縮短了． 這種現(xiàn)象絕不是一種光幻視，因?yàn)橛萌魏螠y長儀器測量都會(huì)得出同樣的結(jié)論．我們?cè)谄綍r(shí)看不到這種收縮現(xiàn)象． (只不過是由于在低速緩慢的運(yùn)動(dòng)中，這種現(xiàn)象不明顯而已．事實(shí)上，即使物體運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到每秒 3萬千米，長度的收縮也不過是千分之五十．由此可見，時(shí)間、空間和運(yùn)動(dòng)的確是緊密聯(lián)系的，時(shí)間和空間的這種性質(zhì)就叫做時(shí)空的相對(duì)性． ) (3)物體質(zhì)量隨速度的增加而增大．愛因斯坦在時(shí)空觀的徹底變革的基礎(chǔ)上建立 了相對(duì)論力學(xué)，指出質(zhì)量隨著速度的增加而增加，當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無窮大．他給出了著名的質(zhì)能關(guān)系式： E=mc。質(zhì)能關(guān)系式對(duì)后來發(fā)展的原子能事業(yè)起到了指導(dǎo)作用． [討論與交流 ] 此處的討論與交流意在使學(xué)生認(rèn)識(shí)相對(duì)論效應(yīng)顯著與否依賴于運(yùn)動(dòng)速度的快慢．長度收縮和時(shí)間膨脹的效果只有當(dāng)你以接近光速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候才能注意到，當(dāng)運(yùn)動(dòng)得非常慢 (你可能認(rèn)為你的車開得很快，每小時(shí) 120 千米，但這對(duì)于相對(duì)論來說，是極慢的 )時(shí)，相對(duì)論效應(yīng)極其微小，完全可以忽略不計(jì)． 狹義相對(duì)論時(shí)空觀對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然和社會(huì)的影響 是教學(xué)中要著重引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)的，其意義與影響應(yīng)包含以下內(nèi)容： (1)相對(duì)論的創(chuàng)立對(duì)人們的思維方式產(chǎn)生了深刻的影響．人們從中領(lǐng)悟：對(duì) 同一個(gè)事物，不同的人從不同的角度來觀察，觀察的結(jié)果會(huì)有一定的差異．所以我們不應(yīng)當(dāng)把自己的認(rèn)識(shí)絕對(duì)化，盡管這種認(rèn)識(shí)是合理的．相對(duì)論時(shí)空觀使我們摒棄了一些習(xí)以為常但卻并不正確的成見，也是人類突破牛頓絕對(duì)時(shí)空觀的束縛，走向現(xiàn)代物理學(xué)真理的一場偉大科學(xué)革命． (2)相對(duì)論嚴(yán)格地考察了時(shí)間、空間、物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)這些物理學(xué)的基本概念，揭示了空間 —— 時(shí)間的辯證關(guān)系以及物質(zhì)同時(shí)空的關(guān)系 ，給出了科學(xué)而系統(tǒng)的時(shí)空觀和物質(zhì)觀，加深了人們對(duì)物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，反映了自然科學(xué)的辯證唯物主義傾向，從而使物理學(xué)在邏輯上成為更完美的科學(xué)體系． (3)沒有相對(duì)論，現(xiàn)代物理學(xué)不可能存在．狹義相對(duì)論在很大程度上解決了19 世紀(jì)以來出現(xiàn)的古典物理學(xué)危機(jī)，推動(dòng)了整個(gè)物理學(xué)理論的革命，并且為原子物理學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用提供了依據(jù)；可以說，相對(duì)論的建立是現(xiàn)代物理學(xué)最偉大的成就之一，對(duì)于現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)代人類思想的發(fā)展都有巨大的影響． (4)經(jīng)典力學(xué)與絕對(duì)時(shí)空觀可以很好的對(duì)付運(yùn)動(dòng)較慢的諸如蘋果、行星的問越，但 在處理以光速或接近光速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)卻根本無效．實(shí)際上，經(jīng)典力學(xué)是相對(duì)論在低速條件下的近似．可以讓學(xué)生小結(jié)和歸納經(jīng)典時(shí)空觀與狹義相對(duì)論時(shí)空觀的主要區(qū)別， 如下表所示： 絕對(duì)時(shí)空觀 狹義相對(duì)論時(shí)空觀 光速 相對(duì)的 絕對(duì)的 同時(shí) 絕對(duì)的 相對(duì)的 時(shí)間與空間 與運(yùn)動(dòng)無關(guān)，絕對(duì)的 與運(yùn)動(dòng)聯(lián)系，相對(duì)的 質(zhì)量 與運(yùn)動(dòng)無關(guān)，不變的 隨速度增大而增大 [實(shí)踐與拓展 ] 推薦書目供對(duì)“相對(duì)論”有興趣的學(xué)生進(jìn)一步自學(xué)和了解相對(duì)論的知識(shí)． (四 ) 小結(jié) （五）作業(yè)
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