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(共28张PPT)
第一节　牛顿力学的成就与局限性
第二节　相对论时空观
第三节　宇宙起源和演化
第五章　牛顿力学的局限性与相对论初步
1.结合牛顿运动定律的建立,了解牛顿绝对时空观对牛顿力学的意义;知道牛顿力学应用的局限性和适用范围,体会科学知识对促进社会发展的作用,促进对自然界的不断探索,构建科学的知识观.2.通过初步了解狭义相对论和广义相对论,深化对相对论时空观的认识;能用相对论知识解释一些简单的高速世界的问题,促进科学思维及科学探究能力的发展.3.体会宇宙模型建构及进行宇宙起源学研究的方法,落实对科学思维和科学探究能力的培养.
[学习目标]　
知识点一　牛顿力学的成就与局限性
「知识整合」
1.绝对时空观
(1)惯性参考系:在牛顿力学体系中,如果 定律在某个参考系中成立,这个参考系就被称为惯性参考系,所有相对于惯性参考系 或做
运动的参考系都是惯性参考系.
(2)非惯性参考系: 定律不成立的参考系.
(3)伽利略相对性原理:在所有的惯性参考系中,力学规律都具有 的形式.
牛顿运动
静止
匀速直线
牛顿运动
相同
(4)绝对时空观:绝对的、真实的和数学的时间,由其 决定自身均匀地流逝着,而与一切外界事物 .绝对空间的 与任何外界事物无关,它处处均匀,永不移动.
2.牛顿力学的成就:牛顿力学把宇宙中的天体和地面上的物体的运动统一起来,从力学上证明了自然界多样性的统一,实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合.
特性
无关
自身特性
3.牛顿力学的局限性
(1)牛顿力学的应用受到物体运动速度大小的限制.当物体运动的速率接近于真空中的 时,牛顿力学就不再适用了.
(2)牛顿运动定律不适用于 领域物质结构和能量不连续的现象.
(3)牛顿运动定律和万有引力定律对于受到强引力作用的物体的运动也不适用.
4.牛顿力学的适用范围:只适用于 、 、 和计量精度要求不高的情况.
光速
微观
低速
宏观
弱引力场
「问题思考」
如图所示,“黑洞”是爱因斯坦广义相对论中预言的一种特殊天体.它的密度极大,对周围的物质(包括光)有极强的吸引力,在研究“黑洞”时,牛顿力学还适用吗
提示:不适用,牛顿力学适用于弱引力问题,而“黑洞”问题属于强引力问题,牛顿力学不再适用.
「归纳提升」
牛顿力学与相对论、量子力学的比较
(1)区别.
①牛顿力学适用于低速运动的物体;相对论是爱因斯坦假设阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律.
②牛顿力学适用于宏观世界;量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律.
(2)联系.
①当物体的运动速度远小于光速时,相对论物理学与经典物理学的结论没有区别.
②当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时,量子力学和牛顿力学的结论没有区别.
③相对论和量子力学并没有否定牛顿力学,牛顿力学是二者在一定条件下的特殊情形.
「典例研习」
[例1] 以下说法正确的是(　　)
A.牛顿力学理论普遍适用,大到天体,小到微观粒子均适用
B.在相对论中,运动物体的长度与物体运动状态无关
C.牛顿力学理论有一定的局限性,适用于宏观低速运动物体
D.相对论与量子力学否定了牛顿力学理论
C
【解析】 牛顿力学理论有一定的局限性,适用于宏观低速运动物体,不适用于微观粒子和高速运动的物体,故A错误,C正确;在相对论中,运动物体的长度与物体运动状态有关,沿运动方向,物体的长度相对于静止时变短,故B错误;相对论与量子力学并没有否定牛顿力学理论,牛顿力学理论是相对论在低速情况下和量子力学在宏观世界中的特殊情形,故D错误.
如何解答牛顿力学局限性问题
解答牛顿力学的局限性问题时,应在理解的基础上记忆牛顿力学的成就和适用范围,以及牛顿力学与相对论和量子力学的关系.
·方法点拨·
知识点二　相对论时空观
如图所示,一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶,车厢中央的光源发出一个闪光.思考以下问题:
(1)车厢内的观察者甲以车厢为参考系,观察到闪光是否同时到达前后两壁
(2)站台上的观察者乙以地面为参考系,观察到闪光是否同时到达前后两壁
「情境导学」
提示:(1)是.(2)不同时,闪光先到达后壁.
「知识整合」
1.狭义相对论的基本假设
(1)相对性原理:在所有的惯性参考系中,一切物理规律都是 的.
(2)光速不变原理:在所有的惯性参考系中,测得的真空中的光速都 .
2.时空相对性
(1)同时性的相对性:在一个惯性参考系中同时发生的两个事件,在另一个惯性参考系看来是 的.
相同
相同
不同时
(2)时间延缓:在站台上将观测到火车上的时间进程变慢了,车上的一切物理过程、化学过程和生命过程都 了.而在运动参考系里的人认为一切
,并不感到自己周围的事件变得呆滞.这就是时间间隔的相对性,也称为“时间延缓”“时间膨胀”或“钟慢效应”.
(3)长度收缩:当物体相对于观测者运动时,在运动的方向上,观测者测量到该物体的长度要 ,而垂直于运动方向的长度不会发生变化.这就是空间距离的相对性,也称为“长度收缩”或“尺缩效应”.
变慢
正常
缩短
3.时空弯曲
(1)在大尺度的宇观时空中存在许多大质量天体,如大恒星、球状星团、星系和星系团等,光线经过这些大质量天体附近时发生偏转,这说明整个空间不再是平直的,而变成 的了,同时时间进程会 .
(2)物质决定时空的 ,时空决定物体的 .
弯曲
变慢
弯曲
运动
「问题思考」
假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行,车内站立着一个中等身材的人,站在路旁的人观察车里的人,观察的结果是变高还是变矮 变胖还是变瘦
提示:根据长度的相对性,相对运动方向长度减小,垂直于运动方向上的长度不变,所以这个人高矮不变,但变瘦.
「归纳提升」
1.牛顿力学时空观与相对论时空观的比较
比较项目 牛顿力学时空观 相对论时空观
同时 绝对性 相对性
光速 可变(遵循经典速度变换规律) 不变
物理规律 — 在不同惯性参考
系中其形式相同
2.时间延缓
(1)时间延缓效应的理论依据是光速不变原理.
(2)时间延缓效应是时空的一种属性,在运动参考系中的时间节奏变缓慢了.
(3)日常生活中的时间延缓效应可以忽略,但在运动速度接近光速时,其影响比较大.
3.长度收缩
(1)同一物体的长度在不同的参考系内测量,会得到不同的结果.
(3)由上式可以看出速度v越大,长度缩短得越多.
「典例研习」
[例2] 惯性系S中有一边长为l的正方形,从相对S系沿x轴方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是(　　)
A B C D
C
时间延缓效应和长度收缩效应的应用方法
(1)①“时间延缓”或“钟慢效应”是在两个不同惯性系中进行时间比较的一种效应,不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化,而是在不同参考系中对时间的观测效应.
②运动时钟变慢完全是相对的,在两个惯性参考系中的观测者都将发现对方的钟变慢了.
·方法点拨·
(2)①长度收缩效应是狭义相对论时空观的一种体现,即在不同惯性系中的观测者对同一物体的 同一个空间广延性进行观测,测得的结果不同.
②这种沿着运动方向的长度的变化是相对的;另外,垂直于速度方向的长度不变.
·方法点拨·
知识点三　宇宙起源和演化
「知识整合」
1.古代宇宙模型
(1)古代中国——“盖天说”.
(2)古希腊——“地心说”.
(3)波兰——“日心说”.
2.近现代宇宙模型
(1)爱因斯坦宇宙模型(有限无界宇宙模型1917年).
宇宙由弯曲空间构成,没有边界、没有中心,但在整体上是有限的、静态的宇宙.
(2)费里德曼动态宇宙模型.
认为宇宙中的物质从宇观大尺度来说其分布是均匀的,从各个方向看都是一样的,并且随着时间的变化,宇宙在不断膨胀.
(3)邦迪、戈尔德和霍伊尔等人的稳恒态宇宙模型.
随着宇宙膨胀,新的物质会不断产生,使宇宙总密度不变,从而令宇宙在任何时候看上去都基本不变化.
(4)勒梅特、伽莫夫的大爆炸理论.
宇宙起源于约138亿年前一个体积无限小、密度无限大、温度无限高、时空曲率无限大的奇点,然后发生大爆炸.
(5)固斯的暴胀理论.
早期宇宙的空间以指数倍的形式膨胀,暴胀过程发生在宇宙大爆炸之后的10-36 s至10-32 s之间.在暴胀结束后,宇宙继续膨胀,但是膨胀速度则慢得多.
感谢观看第一节　牛顿力学的成就与局限性
第二节　相对论时空观
第三节　宇宙起源和演化
[学习目标]　1.结合牛顿运动定律的建立,了解牛顿绝对时空观对牛顿力学的意义;知道牛顿力学应用的局限性和适用范围,体会科学知识对促进社会发展的作用,促进对自然界的不断探索,构建科学的知识观.2.通过初步了解狭义相对论和广义相对论,深化对相对论时空观的认识;能用相对论知识解释一些简单的高速世界的问题,促进科学思维及科学探究能力的发展.3.体会宇宙模型建构及进行宇宙起源学研究的方法,落实对科学思维和科学探究能力的培养.
知识点一　牛顿力学的成就与局限性
知识整合
1.绝对时空观
(1)惯性参考系:在牛顿力学体系中,如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系就被称为惯性参考系,所有相对于惯性参考系静止或做匀速直线运动的参考系都是惯性参考系.
(2)非惯性参考系:牛顿运动定律不成立的参考系.
(3)伽利略相对性原理:在所有的惯性参考系中,力学规律都具有相同的形式.
(4)绝对时空观:绝对的、真实的和数学的时间,由其特性决定自身均匀地流逝着,而与一切外界事物无关.绝对空间的自身特性与任何外界事物无关,它处处均匀,永不移动.
2.牛顿力学的成就:牛顿力学把宇宙中的天体和地面上的物体的运动统一起来,从力学上证明了自然界多样性的统一,实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合.
3.牛顿力学的局限性
(1)牛顿力学的应用受到物体运动速度大小的限制.当物体运动的速率接近于真空中的光速时,牛顿力学就不再适用了.
(2)牛顿运动定律不适用于微观领域物质结构和能量不连续的现象.
(3)牛顿运动定律和万有引力定律对于受到强引力作用的物体的运动也不适用.
4.牛顿力学的适用范围:只适用于低速、宏观、弱引力场和计量精度要求不高的情况.
问题思考
如图所示,“黑洞”是爱因斯坦广义相对论中预言的一种特殊天体.它的密度极大,对周围的物质(包括光)有极强的吸引力,在研究“黑洞”时,牛顿力学还适用吗
提示:不适用,牛顿力学适用于弱引力问题,而“黑洞”问题属于强引力问题,牛顿力学不再适用.
归纳提升
　牛顿力学与相对论、量子力学的比较
(1)区别.
①牛顿力学适用于低速运动的物体;相对论是爱因斯坦假设阐述物体在以接近光速运动时所遵循的规律.
②牛顿力学适用于宏观世界;量子力学能够正确描述微观粒子的运动规律.
(2)联系.
①当物体的运动速度远小于光速时,相对论物理学与经典物理学的结论没有区别.
②当另一个重要常量即“普朗克常量”可以忽略不计时,量子力学和牛顿力学的结论没有区别.
③相对论和量子力学并没有否定牛顿力学,牛顿力学是二者在一定条件下的特殊情形.
典例研习
[例1] 以下说法正确的是(　　)
A.牛顿力学理论普遍适用,大到天体,小到微观粒子均适用
B.在相对论中,运动物体的长度与物体运动状态无关
C.牛顿力学理论有一定的局限性,适用于宏观低速运动物体
D.相对论与量子力学否定了牛顿力学理论
【答案】 C
【解析】 牛顿力学理论有一定的局限性,适用于宏观低速运动物体,不适用于微观粒子和高速运动的物体,故A错误,C正确;在相对论中,运动物体的长度与物体运动状态有关,沿运动方向,物体的长度相对于静止时变短,故B错误;相对论与量子力学并没有否定牛顿力学理论,牛顿力学理论是相对论在低速情况下和量子力学在宏观世界中的特殊情形,故D错误.
如何解答牛顿力学局限性问题
解答牛顿力学的局限性问题时,应在理解的基础上记忆牛顿力学的成就和适用范围,以及牛顿力学与相对论和量子力学的关系.
知识点二　相对论时空观
情境导学
　如图所示,一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶,车厢中央的光源发出一个闪光.思考以下问题:
(1)车厢内的观察者甲以车厢为参考系,观察到闪光是否同时到达前后两壁
(2)站台上的观察者乙以地面为参考系,观察到闪光是否同时到达前后两壁
提示:(1)是.(2)不同时,闪光先到达后壁.
知识整合
1.狭义相对论的基本假设
(1)相对性原理:在所有的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的.
(2)光速不变原理:在所有的惯性参考系中,测得的真空中的光速都相同.
2.时空相对性
(1)同时性的相对性:在一个惯性参考系中同时发生的两个事件,在另一个惯性参考系看来是不同时的.
(2)时间延缓:在站台上将观测到火车上的时间进程变慢了,车上的一切物理过程、化学过程和生命过程都变慢了.而在运动参考系里的人认为一切正常,并不感到自己周围的事件变得呆滞.这就是时间间隔的相对性,也称为“时间延缓”“时间膨胀”或“钟慢效应”.
(3)长度收缩:当物体相对于观测者运动时,在运动的方向上,观测者测量到该物体的长度要缩短,而垂直于运动方向的长度不会发生变化.这就是空间距离的相对性,也称为“长度收缩”或“尺缩效应”.
3.时空弯曲
(1)在大尺度的宇观时空中存在许多大质量天体,如大恒星、球状星团、星系和星系团等,光线经过这些大质量天体附近时发生偏转,这说明整个空间不再是平直的,而变成弯曲的了,同时时间进程会变慢.
(2)物质决定时空的弯曲,时空决定物体的运动.
问题思考
假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行,车内站立着一个中等身材的人,站在路旁的人观察车里的人,观察的结果是变高还是变矮 变胖还是变瘦
提示:根据长度的相对性,相对运动方向长度减小,垂直于运动方向上的长度不变,所以这个人高矮不变,但变瘦.
归纳提升
1.牛顿力学时空观与相对论时空观的比较
比较项目 牛顿力学时空观 相对论时空观
同时 绝对性 相对性
光速 可变(遵循经典 速度变换规律) 不变
物理规律 — 在不同惯性参考 系中其形式相同
2.时间延缓
(1)时间延缓效应的理论依据是光速不变原理.
(2)时间延缓效应是时空的一种属性,在运动参考系中的时间节奏变缓慢了.
(3)日常生活中的时间延缓效应可以忽略,但在运动速度接近光速时,其影响比较大.
(4)相对时间间隔公式:Δt′=Δt.
3.长度收缩
(1)同一物体的长度在不同的参考系内测量,会得到不同的结果.
(2)长度变换公式:l′=l.
(3)由上式可以看出速度v越大,长度缩短得越多.
典例研习
[例2] 惯性系S中有一边长为l的正方形,从相对S系沿x轴方向以接近光速飞行的飞行器上测得该正方形的图像是(　　)
A　 B
C　 D
【答案】 C
【解析】 由l=l0可知,沿速度方向即x轴方向的长度变短了,而垂直于速度方向即y轴方向的边长不变,故C正确.
时间延缓效应和长度收缩效应的应用方法
(1)①“时间延缓”或“钟慢效应”是在两个不同惯性系中进行时间比较的一种效应,不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化,而是在不同参考系中对时间的观测效应.
②运动时钟变慢完全是相对的,在两个惯性参考系中的观测者都将发现对方的钟变慢了.
(2)①长度收缩效应是狭义相对论时空观的一种体现,即在不同惯性系中的观测者对同一物体的同一个空间广延性进行观测,测得的结果不同.
②这种沿着运动方向的长度的变化是相对的;另外,垂直于速度方向的长度不变.
知识点三　宇宙起源和演化
知识整合
1.古代宇宙模型
(1)古代中国——“盖天说”.
(2)古希腊——“地心说”.
(3)波兰——“日心说”.
2.近现代宇宙模型
(1)爱因斯坦宇宙模型(有限无界宇宙模型1917年).
宇宙由弯曲空间构成,没有边界、没有中心,但在整体上是有限的、静态的宇宙.
(2)费里德曼动态宇宙模型.
认为宇宙中的物质从宇观大尺度来说其分布是均匀的,从各个方向看都是一样的,并且随着时间的变化,宇宙在不断膨胀.
(3)邦迪、戈尔德和霍伊尔等人的稳恒态宇宙模型.
随着宇宙膨胀,新的物质会不断产生,使宇宙总密度不变,从而令宇宙在任何时候看上去都基本不变化.
(4)勒梅特、伽莫夫的大爆炸理论.
宇宙起源于约138亿年前一个体积无限小、密度无限大、温度无限高、时空曲率无限大的奇点,然后发生大爆炸.
(5)固斯的暴胀理论.
早期宇宙的空间以指数倍的形式膨胀,暴胀过程发生在宇宙大爆炸之后的10-36 s至10-32 s之间.在暴胀结束后,宇宙继续膨胀,但是膨胀速度则慢得多.
课时作业
考点一　相对论时空观
1.(多选)2015年9月科学家探测到宇宙中距离我们13亿光年的两个黑洞合并而产生的引力波,填补了爱因斯坦广义相对论实验验证的最后一块“拼图”.关于相对论,下列说法正确的是(　　)
A.经典时空观认为时间和空间是相互关联的
B.相对于观察者运动的时钟会变慢
C.在运动的参考系中测得的光速与其运动的速度无关
D.同一物体的长度不随观察者所处参考系的变化而改变
【答案】 BC
【解析】 经典时空观认为时间和空间是绝对不变的,故A错误;根据时间延缓效应,相对论时空观认为相对于观察者运动的时钟会变慢,故B正确;根据爱因斯坦的光速不变原理可知,在运动的参考系中测得的光速与其运动的速度无关,故C正确;根据长度收缩效应,相对论时空观认为同一物体的长度会随观察者相对参考系的运动而改变,故D错误.
2.(多选)下列关于相对论的说法正确的是(　　)
A.一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同,这是经典物理学家的观点
B.一根杆的长度静止时为l0,不管杆如何运动,杆的长度均小于l0
C.如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动,与它们一起运动的两名观察者都会认为对方的杆缩短了
D.牛顿力学认为时间和空间是绝对的,而相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
【答案】 ACD
【解析】 经典物理学家的观点认为,一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同,故A正确;一根杆的长度静止时为l0,当杆运动的方向与杆垂直时,杆的长度不发生变化,故B错误;根据l′=l知,沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小,故C正确;牛顿力学认为时间和空间是绝对的,相对论认为时间和空间是相对的,与物质的运动状态有关,故D正确.
3.在高速列车的车厢安装一盏灯,它每隔一定时间亮一次.列车上的人测得,灯在t1′、t2′两个时刻分别亮了一次,也就是说发生了两个事件,车上的人认为两个事件的时间间隔是Δτ=t2′-t1′;地面上的人测得这两个事件的时间间隔为Δt=t2-t1.则Δτ与Δt的关系是(　　)
A.Δτ>Δt B.Δτ<Δt
C.Δτ=Δt D.无法确定
【答案】 B
【解析】 根据时间的相对性可得Δt=,所以Δt>Δτ,故选B.
4.真空中光速为c.如图为一车厢,向右做匀速直线运动,v=0.9c,车厢内中心有一光源,上方有一个接收器,车厢内可视为真空.车厢内的人测得车厢长为L1,则地面上的人测得车厢长为L2,则(　　)
A.L1C.L1>L2 D.无法判断
【答案】 C
【解析】 根据长度收缩效应,车厢内的人测得车厢长为L1,则地面上的人测得车厢长为L2=L15.π介子是不稳定粒子,在其静止参考系中,它的寿命约为2.55×10-8 s,假设一个π介子相对于实验室的速率为0.6c.(结果保留3位有效数字)
(1)在实验室中测得它的寿命是多少
(2)在其寿命时间内,在实验室中测得它的运动距离是多少
【答案】 (1)3.19×10-8 s　(2)5.74 m
【解析】 (1)由相对论可知
Δt== s=3.19×10-8 s.
(2)在实验室中测得它的运动距离是
s=vΔt=0.6×3×108×3.19×10-8m=5.74 m.
考点二　牛顿力学的局限性
6.牛顿力学有一定的适用范围和局限性,下列不能用牛顿力学描述的运动是(　　)
A.子弹的飞行
B.飞船绕地球的运行
C.列车的运行
D.粒子接近光速的运动
【答案】 D
【解析】 牛顿力学适用于宏观、低速物体的运动,所以子弹的飞行、列车的运行以及飞船绕地球的运行皆可用牛顿力学来描述;当粒子以接近光速运动时,不能使用牛顿力学来描述.
7.(多选)来自中国的量子科学实验卫星“墨子号”从太空发出两道红色的光,射向青海德令哈站与千公里外的云南丽江高美古站,首次实现人类历史上第一次距离达“千公里级”的量子密钥分发.下列说法正确的是(　　)
A.牛顿力学适用于描述“墨子号”绕地球运动的规律
B.牛顿力学适用于描述光子的运动规律
C.量子力学可以描述电子的运动规律
D.量子力学的发现说明牛顿力学已失去了实用价值
【答案】 AC
【解析】 牛顿力学可以用来描述宏观、低速运动问题,故牛顿力学适用于描述“墨子号”绕地球运动的规律,故A正确;对于运动速度接近光速的物体的运动,不适合用牛顿力学来描述,故B错误;电子属于微观粒子,量子力学可以用来描述微观粒子的运动规律,故C正确;量子力学和牛顿力学适用范围不同,量子力学适用于高速运动,在宏观、低速运动中,牛顿力学仍然适用,不能说牛顿力学已经失去了实用价值,故D错误.
8.若沿空间站运动方向向前发出一束激光,设真空中的光速为c,空间站对地速度为v,则地面上观察者测得的光速为(　　)
A.c-v B.c
C.c+v D.无法确定
【答案】 B
【解析】 根据光速不变原理,真空中的光速对任何观察者来说都是相同的.光在真空中的传播速度是一个常数,不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变.故选B.
9.若一列火车以接近光速的速度在高速行驶,车上的人用望远镜来观察地面上的一个排球,其观察的结果是(　　)
A.像一只乒乓球(体积变小)
B.像一只篮球(体积变大)
C.像一只橄榄球(竖直放置)
D.像一只橄榄球(水平放置)
【答案】 C
【解析】 根据狭义相对论,以观察者为参照系,则排球以接近光速的速度反向运动,由长度收缩效应可知,观察者测得排球水平宽度变短,竖直长度不变,因此观察的结果是像一只竖直放置的橄榄球.故选C.
10.如图,一列火车以速度v相对地面运动,如果地面上的人测得,火车上某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁,下列说法错误的是(　　)
A.地面上的人看到的光速为c
B.火车上的人看到的光速为c
C.光源在火车的正中间
D.光源在火车的中点偏向前的位置
【答案】 C
【解析】 根据光速不变原理可知,地面上的人看到的光速为c,火车上的人看到的光速也为c,故A、B说法正确;地面上的人测得,火车上某光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁,说明在地面上人看来,闪光所走的路程是相等的,设光源到后壁的距离为L1,到前壁的距离为L2,汽车行驶时间为t,以地面为参考系,则有L1=ct+vt,L2=ct-vt,可得L1>L2,可知光源在火车的中点偏向前的位置,故C说法错误,D说法正确.
11.“世界物理年”决议的做出与爱因斯坦的相对论时空观有关,根据爱因斯坦的理论,一把米尺,在它与观察者有不同相对速度的情况下,米尺长度是不同的,它们之间的关系如图乙所示.由此可知,当米尺和观察者的相对速度达到0.8c(c为光速)时,米尺长度大约是　　m,在日常长度大约是　　　　m.在日常生活中,我们无法察觉到米尺长度变化的现象,是因为观察者相对于米尺的运动速度　　　　　　　　.
【答案】 0.6　1　远远小于光速
【解析】 根据题图中信息知v=0.8c时,米尺长度为0.6 m,v=0时,米尺长度为1.0 m,根据相对论知,观察者相对于米尺的运动速度远远小于光速或速度很小时,米尺长度变化很小,肉眼无法察觉到.
12.一枚静止时长30 m的火箭以光速的从观察者的身边掠过.
(1)求火箭上的人测得火箭的长度;
(2)求观察者测得火箭的长度;
(3)火箭上有一只完好的手表走过了3 min,求地面上的人认为它走过这3 min“实际”上花费的时间.
参考公式:时间延缓公式:Δt=,长度收缩公式:l=l0
【答案】 (1)30 m　(2)18 m　(3)5 min
【解析】 (1)火箭上的人相对火箭静止,所以火箭上的人测得火箭的长度应为30 m.
(2)观察者测得火箭的长度应为
l=l0=30× m
=30× m=18 m.
(3)火箭上有一只完好的手表走过了3 min,则地面上的人认为它走过这3 min“实际”上花费的时间为
Δt== min=5 min.

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