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第一节相对论的诞生第一节相对论的诞生第二节时间和空间的相对性第二节时间和空间的相对性课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课标定位课标定位知能优化训练知能优化训练第二节第二节时间和空间的相对性时间和空间的相对性课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.知道经典的相对性原理，知道狭义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，了解经典时空观与相对论时空观的主要区别，体会相对论的建立对人类认识世界的影响体会相对论的建立对人类认识世界的影响重点难点：重点难点：1.“同时同时”的相对性和时空相对性的验证的相对性和时空相对性的验证2长度的相对性和时间间隔的相对性长度的相对性和时间间隔的相对性课前自主学案课前自主学案一、经典的相对性原理一、经典的相对性原理惯性参考系是指可以使惯性参考系是指可以使_成立的参考成立的参考系系1力学规律在任何惯性系中都是力学规律在任何惯性系中都是_的的,这就是这就是伽利略相对性原理伽利略相对性原理,又叫经典的相对性原理又叫经典的相对性原理.牛顿运动定律牛顿运动定律相同相同2.在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能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判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做_.或者说或者说,任何惯性参考系都是任何惯性参考系都是_的的.二、狭义相对论的两个基本假设二、狭义相对论的两个基本假设1.狭义相对性原理狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中在不同的惯性参考系中,一切物一切物理规律都是理规律都是_的的.2.光速不变原理光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考真空中的光速在不同的惯性参考系中都是系中都是_的的.匀速匀速直线运动直线运动平权平权相同相同相同相同三、时间和空间的相对性三、时间和空间的相对性1.“同时同时”的相对性的相对性(1)经典的时空观经典的时空观:在同一个惯性系中不同地点同时在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件发生的两个事件,在另一个惯性系中观察在另一个惯性系中观察_的的.(2)相对论的时空观相对论的时空观:“同时同时”具有具有_性性,即在同一即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一在另一个惯性系中观察个惯性系中观察_的的.也是同时也是同时相对相对不一定是同时不一定是同时相对运动相对运动相对相对静止静止3时间间隔的相对性时间间隔的相对性(1)经典的时空观经典的时空观:某两个事件某两个事件,在不同的惯性系中在不同的惯性系中观察观察,它们的时间间隔总是它们的时间间隔总是_的的.(2)相对论的时空观相对论的时空观:某两个事件某两个事件,在不同的惯性参在不同的惯性参考系中观察考系中观察,它们的时间间隔是它们的时间间隔是_的的.相同相同不同不同4相对论时空观相对论时空观(1)经典时空观经典时空观:空间和时间是脱离物质存在的空间和时间是脱离物质存在的,是是_的的,空间和时间之间也是空间和时间之间也是_联系的联系的.(2)相对论时空观相对论时空观:空间和时间与物质的空间和时间与物质的_有关有关绝对绝对没有没有运动状态运动状态核心要点突破核心要点突破一、两种时空观的主要区别一、两种时空观的主要区别1实验基础不同实验基础不同我们通过生活经验我们通过生活经验,通过对周围世界的观察最容易通过对周围世界的观察最容易接受的是经典时空观接受的是经典时空观(又叫绝对时空观又叫绝对时空观),因为经典时因为经典时空观是以空观是以vc的低速运动下的实验为基础建立的的低速运动下的实验为基础建立的,而相对论时空观建立在光速不变实验基础上而相对论时空观建立在光速不变实验基础上,在高在高速运动的情形中速运动的情形中,相对论效应才会明显相对论效应才会明显,由于缺少高由于缺少高速运动中的生活经验速运动中的生活经验,初学者难以接受初学者难以接受.2对时间、空间与物质的联系性认识不同对时间、空间与物质的联系性认识不同(1)经典时空观认为时间均匀流逝，与物质无关；经典时空观认为时间均匀流逝，与物质无关；空间是物质运动的场所，空间本身不受物质运动空间是物质运动的场所，空间本身不受物质运动状态的影响；同时空间与时间也是没有联系状态的影响；同时空间与时间也是没有联系的总之一句话，时间、空间都是绝对的，不同的总之一句话，时间、空间都是绝对的，不同参考系中观察同一物理过程时间是相同的，观察参考系中观察同一物理过程时间是相同的，观察同一物体长度是相同的同一物体长度是相同的(2)相对论时空观认为物理过程的快慢与物体的相对论时空观认为物理过程的快慢与物体的运动状态有关，运动物体的长度也跟物体的运动运动状态有关，运动物体的长度也跟物体的运动状态有关换句话说，不同参考系中观察同一物状态有关换句话说，不同参考系中观察同一物理过程时间可能不同，观察同一物体长度可能不理过程时间可能不同，观察同一物体长度可能不同空间和时间与物质的运动状态有关同时，同空间和时间与物质的运动状态有关同时，时间和空间也是有联系的时间和空间也是有联系的. 3经典时空观的价值经典时空观的价值经典时空观建立在实验的基础上，它的结论又受经典时空观建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实践的检验虽然相对论时空观更具有到无数次实践的检验虽然相对论时空观更具有普遍性，但是经典时空观在低速运动时所得出的普遍性，但是经典时空观在低速运动时所得出的结论与实验事实符合的很好，由于宏观物体的速结论与实验事实符合的很好，由于宏观物体的速度不可能接近光速，所以经典时空观仍有存在的度不可能接近光速，所以经典时空观仍有存在的价值价值即时应用即时应用(即时突破即时突破,小试牛刀小试牛刀)1.关于时间和空间关于时间和空间,在学习狭义相对论后我们应认在学习狭义相对论后我们应认识到识到()A.因为时间是绝对的因为时间是绝对的,所以我们在不同的参考系中所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的观察到的时间进程都是相同的B.空间与时间之间是没有联系的空间与时间之间是没有联系的C.有物质才有空间和时间有物质才有空间和时间D.在一个确定的参考系中观察在一个确定的参考系中观察,运动物体的空间距运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关离和时间进程跟物体的运动状态有关解析：解析：选选CD.经典物理学认为空间和时间是脱离经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的，是绝对的，空间与时间之间也是没物质存在的，是绝对的，空间与时间之间也是没有联系的，在相对论力学中，时间和空间是和物有联系的，在相对论力学中，时间和空间是和物质的运动相联系的只有在物质存在时才有空间质的运动相联系的只有在物质存在时才有空间和时间的概念，时间和空间是相互联系且是相对和时间的概念，时间和空间是相互联系且是相对的的二、对狭义相对论几个主要结论的理解二、对狭义相对论几个主要结论的理解1几个主要结论几个主要结论相对事件发生地或相对事件发生地或物体静止的参考系物体静止的参考系中观察中观察相对事件发生地或相对事件发生地或物体运动的参考系物体运动的参考系中观察中观察同同时的时的相对相对性性事件同时但不同地事件同时但不同地点发生点发生事件不同时发生事件不同时发生2.几个结论的理解要点几个结论的理解要点(1)时间间隔，长度的变化，都是由于物质的相时间间隔，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，是没有任何意义的任何意义的特别提醒特别提醒:以上结论是狭义相对论的必然结论以上结论是狭义相对论的必然结论,而而狭义相对论的正确性已被实验证实狭义相对论的正确性已被实验证实,所以以上结所以以上结论是高速世界中必然发生的现象论是高速世界中必然发生的现象,是客观存在的是客观存在的事实事实,绝不是人的主观臆造绝不是人的主观臆造,之所以人们平常观察之所以人们平常观察不到这些现象不到这些现象,是因为我们生活在低速运动的世是因为我们生活在低速运动的世界里界里即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2下列对时空观的认识，正确的是下列对时空观的认识，正确的是()A以牛顿力学为基础的经典时空观，是完全错误以牛顿力学为基础的经典时空观，是完全错误的，无任何实用价值的，无任何实用价值B选择不同参考系，光速大小是不同的选择不同参考系，光速大小是不同的C假若将一走时准确的时钟，放在喷气式飞机上假若将一走时准确的时钟，放在喷气式飞机上做环球飞行，一段时间后，该时钟的读数将小于做环球飞行，一段时间后，该时钟的读数将小于地面上的基准钟的读数地面上的基准钟的读数D一把尺子的长度无论你如何测量，其结果都是一把尺子的长度无论你如何测量，其结果都是不变的不变的解析：解析：选选C.在物体低速运动时和在宏观世界里，在物体低速运动时和在宏观世界里，牛顿运动定律是适用的，牛顿运动定律是适用的，A错误；根据狭义相对错误；根据狭义相对论结论可知论结论可知C正确，正确，B、D错误故本题应选错误故本题应选C.课堂互动讲练课堂互动讲练光速不变原理光速不变原理设某人在速度为设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源的飞船上打开一个光源,则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c【精讲精析精讲精析】根据狭义相对论的根据狭义相对论的“光速不变原理光速不变原理”可知可知,真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的,所以真空中的光速相对于火箭的速度为所以真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于，相对于地面的速度也为地面的速度也为c.【答案答案】CD【易误警示易误警示】本题易误选本题易误选A、B.是因为按经典力是因为按经典力学的相对性原理可以得出学的相对性原理可以得出A、B正确正确,而这一结论是而这一结论是错误的错误的,与狭义相对论中的光速不变原理相矛盾与狭义相对论中的光速不变原理相矛盾.(2011年高考江苏单科卷年高考江苏单科卷)如图如图1511所示所示,沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和和C.假假想有一列车沿想有一列车沿AC方向以接近光速行驶方向以接近光速行驶,当铁塔当铁塔B发发出一个闪光出一个闪光,列车上的观测者测得列车上的观测者测得A、C两铁塔被照两铁塔被照亮的顺序是亮的顺序是()同时的相对性同时的相对性图图1511A同时被照亮同时被照亮BA先被照亮先被照亮CC先被照亮先被照亮D无法判断无法判断【答案】【答案】C 人马星座人马星座星是离太阳系最近的恒星星是离太阳系最近的恒星,它距地它距地球球4.31016m,设有一宇宙飞船往返于地球与人马设有一宇宙飞船往返于地球与人马星座星座星之间星之间,设宇宙飞船的速度为设宇宙飞船的速度为0.999c,按地球按地球上的时钟计算上的时钟计算,往返一次需多长时间往返一次需多长时间?若以飞船上的若以飞船上的时钟计算时钟计算,往返一次的时间又为多少往返一次的时间又为多少?(取取1位有效数位有效数字字)时间间隔的相对性时间间隔的相对性【答案答案】9年年0.4年年【方法总结方法总结】狭义相对论的几个结论是这一章狭义相对论的几个结论是这一章的重要内容，在对这些结论或公式用于分析和计的重要内容，在对这些结论或公式用于分析和计算时，要注意理解其中各量的意义，切记不可盲算时，要注意理解其中各量的意义，切记不可盲目乱套公式目乱套公式长度的相对性长度的相对性(2011年衡阳模拟年衡阳模拟)在地面上有一长在地面上有一长100m的的跑道跑道,运动员从起点跑到终点运动员从起点跑到终点,用时用时10s,现从以现从以0.8c的速度沿跑道向前飞行的飞船中观察的速度沿跑道向前飞行的飞船中观察,跑道有多长跑道有多长?【答案答案】60m本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用
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