粵教版必修二52經(jīng)典時空觀與相對論時空觀01(參考版)
2024-12-13 05:21本頁面
【正文】 (4)經(jīng)典力學(xué)與絕對時空觀可以很好的對付運動較慢的諸如蘋果、行星的問越，但在處理以光速或接近光速運動的物體時卻根本無效．實際上，經(jīng)典力學(xué)是相對論在低速條件下的近似．可以讓學(xué)生小結(jié)和歸納經(jīng)典時空觀與狹義相對論時空觀的主要區(qū)別， 如下表所示： 絕對時空觀 狹義相對論時空觀 光速 相對的 [來源 :學(xué)科網(wǎng) ] 絕對的 同時 絕對的 相對的 時間與空間 與運動無關(guān)，絕對的 與運動聯(lián)系，相對的 質(zhì)量 與運動無關(guān)，不變的 隨速度增大而增大 [來源 :學(xué)科網(wǎng) ZXXK] [實踐與拓展 ] 推薦書目供對“相對論”有興趣的學(xué) 生進一步自學(xué)和了解相對論的知識。 (2)相對論嚴(yán)格地考察了時間、空間、物質(zhì)和運動這些物理學(xué)的基本概念，揭示了空間 —— 時間的辯 證關(guān)系以及物質(zhì)同時空的關(guān)系，給出了科學(xué)而系統(tǒng)的時空觀和物質(zhì)觀，加深了人們對物質(zhì)和運動的認(rèn)識，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。 [討論與交流 ] 此處的討論與交流意在使學(xué)生認(rèn)識相對論效應(yīng)顯著與否依賴于運動速度的快慢．長度收縮和時間膨脹的效果只有當(dāng)你以接近光速運動的時候才能注 意到，當(dāng)運動得非常慢 (你可能認(rèn)為你的車開得很快，每小時 120千米，但這對于相對論來 說，是極慢的 )時，相對論效 應(yīng)極其微小，完全可以忽略不計。 ) (3)物體質(zhì)量隨速度的增加而增大．愛因斯坦在時空觀的徹底變革的基礎(chǔ)上建立了相對論力學(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，質(zhì)量趨于無窮大．他給出了著名的質(zhì)能關(guān)系式： E=mc。 即物體運動起來以后，運動的物體沿運動方向收縮，長度變短．例如，一列以速度 v勻速前進的火車，從站臺一端到達另 一端時，按車站鐘表計需要時間 t1，站臺長為 v t1；但是，按火車上乘客的手表計只需要時間 t2，站臺長為 v t2．由于運動的時鐘變慢，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：站臺縮短了．實際上在車站上的人看來站臺卻并沒有縮短，但他們也同樣有理由說，火車縮短了。 (1)運動的時鐘變慢，其實質(zhì)是指在相對論中每位觀察者都有自身的時間測度，即如果一時鐘在天空高速飛馳，對靜止 不動的觀察者來說似乎鐘的時間走得慢了．時鐘飛馳得越快，鐘的時間走得越慢；在與光速相等的時候，鐘將似乎完全停止，時間就會停頓了．這種效應(yīng)得到了實驗的驗證． f1971年，美國人把原子鐘放到噴氣式飛機上，當(dāng)飛機繞地球飛行一周回到地面后，飛機上的原子鐘與地面上的原子鐘的讀數(shù)出現(xiàn)了微小的差別，這個微小的差別主要是由相對論中的時鐘變慢引起的． 1噴氣式飛機的速度畢竟不是很快，跟光速相比則差距更大．試想，若飛機的速度接近光速，那么時鐘讀數(shù)的差別將絕不會是微小的．高能量基 本粒子的運動速度很高，非常接近光速．把測量到的靜止介子 的衰變壽命，同實驗測量到的高速運動介子的衰變壽命比較，就會發(fā)現(xiàn)運動介子的壽命確實比靜止介子的壽命長了很多。 視學(xué)生程度來把握對“同時的相對性”探討的深度，可參見課程資源 —— 《關(guān)于“同時”的概念》及《同時的相對性》。 所謂兩個事件是同時的，意思是說：兩件事的空間位置可以不同，但發(fā)生的時
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