时间、长度的相对性(经典版)

高中物理公式大全一、力学1、胡克定律：f = k x (x 为伸长量或压缩量，k 为劲度系数，只与弹簧的长度、粗细和材料有关)2、重力： G = mg (g 随高度、纬度、地质结构而变化，赤极g g >，高伟低纬g >g )3、求F 1、F 2的合力的公式： θcos 2212221F F F F F ++=合，两个分力垂直时： 2221F F F +=合注意：(1) 力的合成和分解都均遵从平行四边行定则。

分解时喜欢正交分解。

(2) 两个力的合力范围：⎥ F 1－F 2 ⎥ ≤ F ≤ F 1 +F 2(3) 合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。

4、物体平衡条件： F 合=0 或 F x 合=0 F y 合=0推论：三个共点力作用于物体而平衡，任意一个力与剩余二个力的合力一定等值反向。

解三个共点力平衡的方法： 合成法,分解法，正交分解法，三角形法，相似三角形法 5、摩擦力的公式：(1 ) 滑动摩擦力： f = μN （动的时候用，或时最大的静摩擦力）说明：①N 为接触面间的弹力（压力），可以大于G ；也可以等于G ；也可以小于G 。

②μ为动摩擦因数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N 无关。

(2 ) 静摩擦力： 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解，与正压力无关。

大小范围： 0≤ f 静≤ f m (f m 为最大静摩擦力)说明：①摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反。

②摩擦力可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。

③摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。

④静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。

6、万有引力： （1）公式：F=G221rm m （适用条件：只适用于质点间的相互作用） G 为万有引力恒量：G = 6.67×10-11 N ·m 2 / kg 2（2）在天文上的应用：（M ：天体质量；R ：天体半径；g ：天体表面重力加速度；r 表示卫星或行星的轨道半径，h 表示离地面或天体表面的高度））a 、万有引力=向心力 F 万=F 向 即 '422222mg ma r Tm r m r v m r Mm G =====πω 由此可得：①天体的质量： ，注意是被围绕天体（处于圆心处）的质量。

狭义相对论狭义相对论是爱因斯坦在1905年提出的一种物理学理论，它主要研究的是在匀速直线运动的参考系中，时间和空间的变化规律。

下面将从四个方面详细回答这个问题。

一、狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设有两个：一是物理定律在所有惯性参考系中都是相同的，即物理学的基本规律具有相对性；二是光速在真空中是不变的，即光速是一个普遍不变的常数。

二、狭义相对论的主要内容狭义相对论的主要内容包括以下几个方面：1. 时间的相对性：不同的惯性参考系中，时间的流逝速度是不同的，即时间是相对的。

2. 长度的相对性：不同的惯性参考系中，长度的测量值是不同的，即长度也是相对的。

3. 质量的变化：物体的质量随着速度的增加而增加，当物体的速度趋近于光速时，质量无限增大。

4. 能量的等效性：质量和能量是可以相互转化的，质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量。

三、狭义相对论的实验验证狭义相对论的假设和内容在很多实验中都得到了验证，例如：1. 米歇尔逊-莫雷实验：实验证明了光速在不同方向上的测量结果是相同的，即光速是不变的。

2. 布拉格实验：实验证明了快速运动的电子具有更大的质量，证明了质量的变化。

3. 电子加速器实验：实验证明了质子在高速运动时具有更大的质量，证明了质量的变化。

四、狭义相对论的应用狭义相对论在现代物理学中有着广泛的应用，例如：1. GPS导航系统：GPS导航系统需要考虑相对论效应，才能准确测量卫星和接收器之间的距离。

2. 粒子物理学：狭义相对论对粒子物理学的研究有着重要的影响，例如粒子加速器和粒子探测器的设计和使用。

3. 核能技术：狭义相对论对核能技术的发展也有着重要的推动作用，例如核反应堆的设计和核武器的制造。

总之，狭义相对论是现代物理学的基础之一，它的理论和实验研究对于我们对自然界的认识和技术的发展都有着重要的影响。

教科版教材与人教版教材比较3-4模块本模块内容安排第一章机械振动（人教版第十一章）一、两种教材的“交集”1．简谐运动的运动学和动力学特点，描述简谐运动的物理量，简谐运动的图象，匀速圆周运动与简谐运动的关系。

2．单摆，探究影响单摆周期的因素，利用沙摆（水摆）、弹簧振子的频闪照片演示简谐运动的图象，秒摆。

3．固有频率，阻尼振动，受迫振动，共振。

二、教科版的特点【教材处理】1．简谐运动的引入不同人教版教材通过弹簧振子的频闪照片，分析其位移图象是正弦曲线，从运动学的特点来定义简谐运动；而教科版教材是先引入回复力的概念，从动力学的角度来定义简谐运动。

2．教科版把“用单摆测定重力加速度”单独列成一节，采用取平均值和T2-l图象两种方法处理实验数据。

（P16-18）3．在“发展空间”栏目中介绍匀速圆周运动与简谐运动的关系时，说明向心力与回复力的关系。

（P12）4．引入自由振动的概念。

（P13）。

5．介绍不同摆角下单摆实际振动周期与理论计算周期的差别。

（P8）【新情景】1．音叉叉股的振动。

（P3）2．用两单摆演示相位差。

（P11）3．演示实验：鼓皮振动时，鼓皮上的米粒振幅与鼓声大小的关系。

（P13）4．发射宇宙飞船时，要考虑共振可能给宇航员造成的伤害。

（P15）【习题】1．根据质点振动通过两点的时间和路程判断周期和振幅。

（P6/4）2．摆钟移到其它行星上的读数。

（P8/5）3．单摆振动时碰到悬点下方的钉子的周期。

（P18/3）4．叠放的两物块的最大振幅。

（P14/14）三、人教版的特点1．用传感器和计算机描绘简谐运动的图像。

（P5）2．在“科学漫步”中介绍乐音和音阶。

（P10）3．简谐运动的用计算机观察声音的波形。

（P11）4．在“问题与练习”中证明物体做简谐运动。

光滑斜面上的弹簧振子（P13/1）；均匀木筷在水中的振动、圆弧面上小球的振动（P13/2）5．介绍汽车的减振系统。

（P21）第二章机械波（人教版第十二章）一、两种教材的“交集”1．通过绳波的演示实验，分析机械波的产生过程中特点，横波(波峰、波谷)，纵波（疏部、密部），声波是纵波。

时间的相对性理论时间是人类社会中最基本的概念之一，我们用它来衡量事件的先后顺序和持续的长度。

然而，爱因斯坦的相对论却告诉我们，时间并不是一个绝对的概念，它的流逝速度会随着观察者的运动状态而发生变化。

这就是时间的相对性理论。

相对论的提出爱因斯坦的相对论是在20世纪初期提出的，它颠覆了牛顿力学的观念，重新定义了时间和空间的概念。

相对论的核心思想是：时间和空间是相互关联的，它们的度量取决于观察者的运动状态。

狭义相对论狭义相对论是相对论的最初形式，它主要研究的是非加速运动的物体。

根据狭义相对论，当两个观察者相对静止时，他们所测量的时间是一样的。

然而，当其中一个观察者以接近光速的速度运动时，他会感受到时间的流逝速度变慢。

这就是著名的时间膨胀效应。

时间膨胀效应时间膨胀效应是狭义相对论的一个重要预测，它指出当物体以接近光速的速度运动时，它所经历的时间会变慢。

这意味着，如果一个人在太空中以接近光速的速度飞行了一段时间，当他返回地球时，地球上的时间已经过去了很多年。

这个效应在实验中得到了验证，它也是GPS导航系统能够精确计算位置的基础。

广义相对论广义相对论是相对论的进一步发展，它主要研究的是加速运动和引力场的影响。

根据广义相对论，物体的质量和能量会弯曲时空，从而影响时间的流逝速度。

这就是著名的引力红移效应和引力时间膨胀效应。

引力红移效应引力红移效应是广义相对论的一个重要预测，它指出当光线通过引力场时，它的频率会降低，波长会变长，从而呈现出红移的现象。

这意味着，当我们观测到远离我们的星系时，它们的光线会呈现出红移，这是因为宇宙膨胀引起的引力场导致光线的频率降低。

引力时间膨胀效应引力时间膨胀效应是广义相对论的另一个重要预测，它指出当物体处于强引力场中时，它所经历的时间会变慢。

这意味着，当我们接近一个非常密集的天体时，我们的时间会变慢，而与我们相对静止的观察者所经历的时间会更快。

实验验证相对论的预测在实验中得到了广泛的验证。

第3节时间、长度的相对性1.在一个参考系中，同时发生的两个事件在另一惯性系中观察可能是不同时发生的。

2．运动的时钟变慢了，时间间隔的相对性公式为τ＝τ01－(u c)2。

3．运动的尺子变短了，长度的相对性公式为l ＝l 01－(u c)2。

1．同时的相对性(1)经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察也是同时的。

(2)相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察可能不是同时而是一先一后发生的。

2．运动时钟的变慢(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。

设τ0表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的时间间隔，τ表示相对事件发生地以u 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＝τ01－u 2c 2。

3．长度的相对性(1)经典的时空观：一条杆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，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。

设相对于杆静止的观察者认为杆的长度为l 0，与杆有相对运动的人认为杆的长度为l ，杆相对于观察者的速度为u ，则l 、l 0、u 的关系是：l ＝l 01－u 2c2。

[跟随名师·解疑难]1．对“动钟变慢”的理解(1)由时间间隔的相对性公式：τ＝τ01－(u c )2，在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这叫做狭义相对论中的时间膨胀。

(2)时间延缓效应的来源是光速不变原理。

(3)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。

(一切物理过程、化学过程、乃至观察者自己的生命节奏变慢了)2．对“动棒缩短”的理解 (1)狭义相对论中的长度公式：l ＝l 01－(u c)2中，l 0是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l 可以认为是杆沿自己的长度方向以速度u 运动时，静止的观察者测量的长度。

相对论一、时间和空间的相对性1．“同时”的相对性（1）经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察也是相同的。

（2）相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察不一定同时。

2．“长度”的相对性（1）经典的时空观：一条杆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，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。

3．时间间隔的相对性（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）相对论的时间观：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。

4．相对论时空观（1）经典时空观：空间和时间是脱离物质存在的，是绝对的，空间和时间之间也是没有联系的。

（2）相对论时空观：空间和时间与物质的运动状态有关。

二、狭义相对论1．狭义相对论的基本假设（1）在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。

（2）真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。

2．时间间隔的相对性。

3．长度的相对性。

4．相对论的速度变换公式21cv u vu u '++'=。

5．相对论质量。

6．质能方程E =mc 2。

三、对狭义相对论的理解1．惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系。

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。

2．光速的大小与选取的参考系无关，因为光速是从麦克斯韦方程组中推导出来的，无任何前提条件。

3．狭义相对论认为物体的质量m 与物体的速度v 有关，其关系式为。

四、广义相对论1．广义相对论的两个基本原理（1）广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是一样的。

（2）等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的。

2．广义相对论的几个结论：（1）光在引力场中传播时，将会发生偏折，而不再是直线传播；（2）引力场使光波发生频移；（3）引力场中时间会延缓，引力越强，时钟走得越慢；（4）有质量的物质存在加速度时，会向外辐射出引力波。

2.时间和空间的相对性1．知道同时的相对性、长度的相对性、时间间隔的相对性。

2．了解时空相对性的实验验证。

3．知道狭义相对论的时空观：空间和时间与物质的运动状态有关。

根据相对论的时空观，运动起来时间就会变慢，那么下面这件事情又怎样判断呢？地面上的人认为A、B两个事件同时发生。

对于坐在火箭中沿两个事件发生地点的连线飞行的人来说，哪个事件先发生？提示：B事件先发生。

可以设想，在事件A发生时A处发出一个闪光，事件B发生时B 处发出一个闪光。

两闪光相遇作为一个事件，发生在AB的中点，这在不同参考系中看都是一样的。

相遇在中点这个现象在地面上很容易解释：两个闪光同时发出，两个闪光传播的速度一样，当然在中点相遇。

但火箭上的人有如下推理：A、B扑面而来，在光向A、B传播的过程中，A、B两点向左移动了一段距离，所以光到A比到B多走一段距离，到B用时短些，所以火箭中的人认为B事件先发生。

1．“同时”的相对性(1)经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一惯性系中观察也是______的。

(2)相对论的时空观：“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一惯性系中观察________的。

2．“长度”的相对性(1)经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做________而不同。

(2)相对论的时空观：“长度”也具有相对性，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要____。

在垂直于运动方向上，杆的长度________。

(3)相对论中杆的长度公式：________________，其中l0是与杆静止的人认为的长度，l 是与杆相对运动速度为v的人认为的杆的长度。

3．时间间隔的相对性(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______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______的，惯性系的速度越大，惯性系中的物理过程进行得越____。