5.2经典时空观与相对论时空观

【讨论与交流】：在匀速前进的车厢中的自由落体，相对于车厢静止的观察者做什么样的运动？相对于地面静止的观察者做什么样的运动？相对于车厢静止的观察者是做自由落体运动。相对于地面静止的观察者做平抛运动。同一物体的运动，我们所选择的参考系不同，对它的运动的描述可能不同。一、经典时空观在经典力学中____________________的参考系，称之为惯性系，相对于一个变速运动的物体做参考系来研究另一个变速物体的运动，叫做_________。一、经典时空观1、惯性系与非惯性系：2、伽利略相对性原理对于所有的惯性系，___________都是相同的，或者说一切惯性系都是_________3、经典时空观（绝对时空观）时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响。牛顿运动定律成立的力学规律等效的。非惯性系4、相对论时空观相对论时空观认为：“同时”是_______的，运动的时钟会_______，运动的物体沿运动方向长度要_______，物体的质量随速度的增大而_______相对变慢缩短增大一、经典时空观4、经典时空观的几个结论：1）同时的绝对性(事件发生的同时性）2）时间间隔的绝对性（事件经历的时间相同）3）空间距离的绝对性（空间距离相同）4）质量的绝对性（质量不变）光速恒定的特性，同经典力学中运动的相对性原理之间似乎产生了矛盾？大量实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的．vc光速cv光速20世纪最伟大的科学家爱因斯坦对这个问题进行了深入研究，并在1905年发表了论文《论动体的电动力学》在这篇论文里对上述问题作出了对整个物理学界乃至整个科学界都有变革意义的回答。爱因斯坦:Einstein现代时空的创始人二、狭义相对论时空观1、两个基本假设（1）.爱因斯坦相对性原理在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的。（2）.光速不变原理在任何惯性系中，自由空间（真空）中的光速都相同1)“同时”的相对性两个事件是否同时发生，跟参考系的选取有关系。“同时”不是绝对的，是相对的。1)“同时”的相对性2)时间间隔的相对性（钟慢效应、时间膨胀）爱因斯坦曾经言，两个校准好的钟，当一个沿闭合路线运动返回原地时，它记录的时间比原地不动的钟会慢一些。这已被高精度的铯原子钟超音速环球飞行实验所证实。时钟相对于观察者静止时，走得快；相对于观察者运动时，观察者会看到它变慢了，运动速度越快，效果越明显，即运动着的时钟要变慢。2)时间间隔的相对性（钟慢效应、时间膨胀）若干年后孪生子佯谬注意：长度缩短效应只发生在相对运动的方向上。如上例中的X轴方向上，在Y轴方向上无长度缩短效应。3、运动的尺子缩短短（空间收缩效应）S′O′X′Y′ABOSXYu1x●l结论一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比、杆静止时的长度小。2、相对论时空观的基本结论1)“同时”的相对性2)时间间隔的相对性（钟慢效应、时间膨胀）3)空间的相对性（尺缩效应）4)物体质量随速度的增大而增大【讨论与交流】：1、为什么你在日常生活中从未注意到长度收缩和时间膨胀效应？对比经典时空观狭义相对论时空观主要结论同时的绝对性同时的相对性时间间隔的绝对性运动的时钟变慢空间距离的绝对性运动的尺子变短质量不变质量随速度的增大而增大主要内容时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响。时间和空间相互关联，质量随物体的运动状态的改变而改变。