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相对论时空观

知识点详情

相对论时空观知识点包括相对论时空观知识点梳理、时间延缓效应和长度收缩效应探究总结等部分,有关相对论时空观的详情如下:

相对论时空观知识点梳理

1.惯性系与非惯性系

(1)凡是牛顿运动定律成立的参考系,称为惯性参考系,简称惯性系,相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系.惯性系就是没有加速度的参考系,如地面.

(2)牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性参考系,如加速中的汽车,这个汽车作为参考系就是非惯性参考系.

2.经典相对性原理:

表述一:力学规律在任何________中都是相同的.

表述二:在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做________运动.

表述三:任何惯性系都是________的.

3.狭义相对论的两个基本假设:

(1)实验基础:不论光源与观测者做怎样的相对运动,光速都是________.

(2)两个基本假设.

项目

内容

狭义相对性原理

在不同的________参考系中,物理规律的形式都是相同的

光速不变原理

真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是________的

4.时间和空间的相对性

(1)时间延缓效应

如果相对于地面以v运动的________上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ,地面上的人观察到该物体在________完成这个动作的时间间隔为Δt,那么两者之间的关系是

Δt=________

由于,所以总有Δtτ,此种情况称为时间________.

(2)长度收缩效应

如果与杆________的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以v相对杆运动的人测得杆长是l,那么两者之间的关系是l=________

由于,所以总有l<l0,此种情况称为长度________.

图解1:

图解2:

小车的加速度a=0时,单摆和小球的状态符合牛顿运动定律;小车的加速度a≠0时,单摆和小球的状态不符合牛顿运动定律.

点睛:运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态有关.

答案:

2.惯性系 匀速直线 平权

3.(1)一样的 (2)惯性 相同

4.(1)惯性参考系 同一地点  延缓效应 (2)相对静止 收缩效应

时间延缓效应和长度收缩效应探究总结

1.两个效应

 

与物体相对静止的

参考系中观察

与物体相对运动的

参考系中观察

时间延缓

效应

两个事件发生的时间间隔为Δτ

两事件发生的时间间隔变大

长度收缩

效应

杆的长度为l0

若参考系沿杆的方向运动,观察到的杆的长度减小

2.对“两个效应”的理解

(1)时间间隔、长度的变化,都是由于物质的相对运动引起的一种观测效应,它与所选取的参考系有关,物质本身的结构并没有变化.

(2)两个事件的时间间隔和物体的长度,必须与所选取的参考系相联系,如果在没有选取参考系的情况下讨论时间的长短及空间的尺寸,是没有任何意义的.

3.相对性的四个方面

(1)“同时”的相对性:“同时”不是绝对的,而是取决于观察者的运动状态.

(2)长度的相对性: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短.

(3)时间间隔的相对性:运动的时钟变慢.

(4)相对论时空观:空间和时间与物体的运动状态有关.

典型例题
【第1题】  

一艘太空飞船静止时的长度为30 m,它以0.6cc为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球,下列说法正确的是(  )

A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m

B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m

C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c

D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c

【第2题】  

如图所示,ABC是三个完全相同的时钟,A放在地面上,BC分别放在以速度vBvC朝同一方向飞行的两枚火箭上,且vB<vC.地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢?哪个时钟走得最快?

【第3题】  

假设有一名考生用90分钟完成了一场考试,一艘飞船相对此考生以0.5c的速度匀速飞过(c为真空中的光速),则飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用的时间(  )

A.小于90分钟

B.等于90分钟

C.大于90分钟

D.等于45分钟

【第4题】  

(多选)AB两架飞机沿地面上一足球场的长边方向在其上空高速飞过,且vA>vB,对于在飞机上人的观察结果,下列说法正确的是(  )

A.A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大

B.A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小

C.两飞机上的人观察到足球场的长度相同

D.两飞机上的人观察到足球场的宽度相同

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