新高中物理 第十五章 1相對論的誕生 時間和空間的相對性課件 新人教版選修34

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1、第十五章相對論簡介學(xué)案1相對論的誕生時間和空間的相對性目標(biāo)定位1.知道經(jīng)典的相對性原理，知道狹義相對論的實驗基 礎(chǔ)和它的兩個基本假設(shè).2.知道狹義相對論的幾個主要結(jié)論.3.了解經(jīng)典時空觀與相對論時空觀的主要區(qū)別，體會 相對論的建立對人類認(rèn)識世界的影響.知識探究自我檢測一、相對論的誕生 問題設(shè)計在一艘大船密閉的船艙里，你能否通過觀察自由釋放的小球的運(yùn)動判斷大船是靜止還是在勻速行駛？答案不能.因為不論大船是靜止還是勻速行駛，觀察到小球的運(yùn)動都是相同的，而且都要落在釋放點的正下方.知識探究要點提煉1.經(jīng)典的相對性原理(1)慣性系：如果 定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系，相對一個慣性系做

2、運(yùn)動的另一個參考系也是慣性系.(2)經(jīng)典的相對性原理的三種表述表述一： 在任何慣性系中都是相同的.牛頓運(yùn)動勻速直線力學(xué)規(guī)律表述二：在一個慣性參考系內(nèi)進(jìn)行的任何 實驗都不能判斷這個慣性系是否相對于另一個慣性系做運(yùn)動.表述三：任何慣性參考系都是 的.2.經(jīng)典相對性原理解釋電磁規(guī)律的困難邁克耳孫莫雷實驗證明了光速是不變的，這與傳統(tǒng)的速度合成法則是 的.力學(xué)勻速直線平權(quán)矛盾3.狹義相對論的兩個基本假設(shè)(1)狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切 都是相同的.(2)光速不變原理：真空中的 在不同的慣性參考系中都是 的.物理規(guī)律光速相同二、時間和空間的相對性 問題設(shè)計1.如圖1所示，假設(shè)桿MN沿著車廂

3、的運(yùn)動方向固定在火車上，且與火車一起運(yùn)動，火車上的人測得桿的長度與地面上的人測得桿的長度相同嗎？圖1答案不同.2.某人在這列火車上拍了兩下桌子，火車上的人觀測的兩次拍桌子的時間間隔與地面上的人觀測的時間間隔相同嗎？答案不同.要點提煉1.“同時”的相對性在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察時：(1)經(jīng)典的時空觀認(rèn)為 (填“一定”或“不一定”)是同時發(fā)生的.(2)狹義相對論的時空觀認(rèn)為 (填“一定”或“不一定”)是同時發(fā)生的.一定不一定2.長度的相對性(尺縮效應(yīng))(1)經(jīng)典的時空觀：一條桿的長度不會因為觀察者是否與桿做 而不同.(2)狹義相對論認(rèn)為“動尺變短”：狹義相對

4、論中的長度公式：l ，但垂直于桿的運(yùn)動方向上，桿的長度 .相對運(yùn)動不變3.時間間隔的相對性(1)經(jīng)典的時空觀：某兩個事件，在不同的慣性系中觀察，它們的時間間隔總是 的.(2)狹義相對論認(rèn)為“動鐘變慢”：時間間隔的相對性公式t ，也就是說，在相對運(yùn)動的參考系中觀測，事件變化過程的時間間隔變大了，這叫做狹義相對論中的時間膨脹.相同4.經(jīng)典時空觀和狹義相對論時空觀(1)經(jīng)典時空觀：空間和時間脫離物質(zhì)而存在，是絕對的，空間和時間 ，即與物質(zhì)的運(yùn)動 .(2)狹義相對論時空觀：空間和時間與物質(zhì)運(yùn)動狀態(tài) .沒有聯(lián)系無關(guān)有關(guān)典例精析一、狹義相對論例1假設(shè)有一天某人坐在“神舟”號飛船上，以0.5c的速度遨游太空

5、，當(dāng)他打開一個光源時，下列說法正確的是()A.飛船正前方的觀察者看到這一光速為1.5cB.飛船正后方的觀察者看到這一光速為0.5cC.在垂直飛船前進(jìn)方向上的觀察者看到這一光速是cD.在任何地方的觀察者看到的光速都是c解析根據(jù)狹義相對論的假設(shè)(2)，真空中的光速相對于不同的慣性參考系都是相同的，即在任何地方的觀察者看到的光速都是c，A、B錯誤，C、D正確.答案CD二、時間和空間的相對性例2地面上長100 km的鐵路上空有一火箭沿鐵路方向以30 km/s的速度掠過，則火箭上的人看到鐵路的長度應(yīng)該為多少？如果火箭的速度達(dá)到0.6c，則火箭上的人看到的鐵路的長度又是多少？答案100 km80 km例3

6、介子是一種不穩(wěn)定粒子，平均壽命是2.6108 s(在自己的參考系中測得).(1)如果此粒子相對于實驗室以0.8c的速度運(yùn)動，那么在實驗室參考系中測量的介子的壽命多長？解析介子在實驗室中的壽命為答案4.3108 s(2)介子在衰變前運(yùn)動了多長距離？解析該粒子在衰變前運(yùn)動的距離為xvt0.831084.3108 m10.32 m.答案10.32 m課堂要點小結(jié)1.(狹義相對論)如圖2所示，強(qiáng)強(qiáng)乘坐速度為0.9c(c為光速)的宇宙飛船追趕正前方的壯壯，壯壯的飛行速度為0.5c，強(qiáng)強(qiáng)向壯壯發(fā)出一束光進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，則壯壯觀測到該光束的傳播速度為()自我檢測圖2A.0.4cB.0.5cC.0.9cD.c解析由

7、狹義相對論的基本假設(shè)：光速不變原理，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，可知D正確.答案D2.(狹義相對論)關(guān)于狹義相對論，下列說法不正確的是()A.狹義相對論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律 都是相同的B.狹義相對論認(rèn)為在一切慣性系中，光在真空中的速度都 等于c，與光源的運(yùn)動無關(guān)C.狹義相對論只涉及無加速度運(yùn)動的慣性系D.狹義相對論任何情況下都適用解析狹義相對論是慣性參考系之間的理論，D錯誤.答案D3.(時間和空間的相對性)假設(shè)甲在接近光速的火車上看地面上乙的手中沿火車前進(jìn)方向放置的尺子，同時地面上的乙看甲的手中沿火車前進(jìn)方向放置的相同的尺子，則下列說法正確的是()A.甲看到乙的手中的尺子的長度比乙看到自己手中的尺 子的長度大B.甲看到乙的手中的尺子的長度比乙看到自己手中的尺 子的長度小C.乙看到甲的手中的尺子的長度比甲看到自己手中的尺 子的長度大D.乙看到甲的手中的尺子的長度與甲看到自己手中的尺 子的長度相同解析由l 可知，運(yùn)動的觀察者觀察靜止的尺子和靜止的觀察者觀察運(yùn)動的尺子時，都發(fā)現(xiàn)對方手中的尺子比自己手中的變短了，故B正確，A、C、D錯誤.答案B