第5章 科学进步无止境
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核心素养
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物理观念
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科学思维
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科学态度与责任
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1.知道经典的相对性原理，知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设。
2.知道狭义相对论的几个主要结论。
3.了解经典时空观与相对论时空观的主要区别。
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会应用相对论的几个主要结论进行简单的计算。
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体会相对论的建立对人类认识世界的影响。
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知识点一 初识相对论
1.迈克尔孙—莫雷实验
(1)经典物理学家曾认为，“以太”是光波的传播介质，这种介质绝对静止、密度极小、硬度极大、完全透明，充满宇宙空间，渗透于一切物体。
(2)迈克尔孙—莫雷实验证明了光速是不变的，这与传统的速度合成法则是矛盾的。
2.狭义相对论的两个基本假设
(1)相对性原理：所有物理规律在一切惯性参考系中都具有形同的形式。
(2)光速不变原理：在一切惯性系中，测量到的真空中的光速c都一样(c＝3×108 m/s)。
[思考判断]
(1)经典的物理学中，速度的合成与分解应用平行四边形定则。(√)
(2)光的传播介质是“以太”。(×)
(3)按照狭义相对论，一切惯性系中，测得真空中的光速都相同。(√)
科学上至今没有证实“以太”的存在。
两人看到的光的速度都是c。
知识点二 相对论中的神奇时空
1.时间延缓效应
(1)经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们的时间间隔总是相同的。
(2)相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是不同的，惯性系速度越大，惯性系中的时间进程进行得越慢。非但如此，惯性系中的一切物理、化学过程和生命过程都变慢了。
(3)相对时间间隔公式：设τ0表示静止的惯性系中观测的时间间隔，τ表示以v高速运动的参考系中观察同样两事件的时间间隔，则它们的关系是：τ＝。
2.长度收缩效应
(1)经典的时空观：一把刻度尺的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同。
(2)相对论的时空观：“长度”也具有相对性，一把沿自身长度方向运动的刻度尺，其长度总比静止长度小。
(3)相对长度公式：设相对于刻度尺静止的观察者认为刻度尺的长度为l0，沿它长度方向与刻度尺有相对运动的人认为刻度尺的长度为l，刻度尺相对于观察者的速度为v，则l、l0、v的关系是：l＝l0。
3.质能关系
(1)经典力学：在经典力学中，质量和能量是两个独立的概念。
(2)质能关系式：E＝mc2，其中m是物体的质量，E是它具有的能量。
(3)狭义相对论：物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系是：m＝。
