相对论 讲义 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docxVIP

相对论学习思路笔记

------吴元我们一起思考，一起进步！]

1，在19世纪，英国物理学家麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并且证明了电磁波的速度等于光速。

在1887年的迈克耳孙——莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！这与我们的常识不符！

爱因斯坦为了解释这些现象，提出两条基本假设，这里的假设类似于数学中的公理。

，在不同的参考系中，物理规律的形式都是相同的。

，真空的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。

对于第（1）条假设这里先不要追究，在大学的物理学习中会涉及。这节课主要就用第（2）条假设，看看可以导出什么有意思的东西。

推导时间延缓效应

例1：一个箱子以速度向右匀速运动，箱子顶底间的距离是，人在箱子里面且相对于箱子静止不动，则对于人来说，一个光子（一小段电磁波）从箱子底部运动到箱子顶部所用的时间为为多少？

解：对于人来说，光速为，则=

例2：地面上站着一人，一个顶底距离为的箱子以速度向右匀速运动，对于人来说，光子从底部运动到顶部所用的时间为多少？

解：根据爱因斯坦的第二条假说，对于人来说，光速同样为，而光子从运动到是斜向上运动，这时光子在竖直向上的速度分量为，这时候=

由此得到=Δτ1?

推导长度收缩效应

例1：有一个向右以速度匀速运动的箱子，人在箱子里面相对于箱子静止不动，人测量的箱子左右的长度为，则对于人来说，光子从运动到然后再返回到所用的时间为多少？

解答：对于人来说，光子的速度是，则=，由于人相对于箱子静止，因此这里的就是我们说的静止长度。

例2：有一个向右以速度匀速运动的箱子，对于在地面上的人来说，箱子左右的长度为，则在看来，光子从运动到然后再返回到所用的时间为多少？

解答：对于来说，光子的速度为，则=，由于箱子相对于人是运动的，因此就是我们所说的运动长度。

根据=Δτ1?vc

说明：有人说，c+v不是大于光速了吗，注意，c+v在上面的式子中仅仅是数学运算的形式，并不是实际的速度。比如箱子的速度v没有达到c，光子运动的速度也只是c，也没有超过c.

牛顿力学只适用于低速、宏观物体的运动。对于高速领域，需要用相对论解释，对于微观领域需要用量子论解释。

我的思考，看是否与你有共鸣。

我初次理解相对论的时候，西游记的场景确实帮助我很大的忙。西游记中天上过了一天，到了地上可能就过了一年了。同样，一个高速运动的物体上面的时间过了1天，地面上的时间可能过了好多天。可以这么理解，刚开始地面上和一个高速飞机上均放了一个校对好的时钟，高速飞机飞行了一段时间后再回到地面上，发现高速飞机上时钟的时间为5min，地面上的时钟就有可能是20min。对于地面上的人并没有感觉异常，同样对于高速运动的物体上的人同样也没有感觉异常。如果你还不理解，就再次回顾西游记中天上和地上的情景，同样天上的神仙过的时间没觉得有什么异常，而地面上的人过的时间同样没有觉得有什么异常，无论天上还是地上一天都是24小时，只不过你从天上过了一天后回到地面上才发现地面上已经过了1年了。

炸裂了吗？我们生活的世界是不是很奇妙，你原来的世界观破碎了吗？我当时学习相对论想通了以后，我整夜睡不着觉，我感觉我的世界观破碎了，可以说，相对论让我有更深层次的思考，我开始思考这个世界，对这个世界充满好奇和敬畏，甚至对生命都产生了深深的敬重！

如果你突然间想通了，并且内心惴惴不安，不要担心，因为人总是对未知的东西产生恐惧心理，当你慢慢思考通了，就习以为常了。如果你实在难以理解，不要为难自己，这一节只需要你了解即可，后面的考试中考的不多；如果你想走物理竞赛的路线，建议你多下点功夫，想通它！

长久专注且无丝毫傲慢之心的思考，对你的成长有大帮助！