【教学设计】《狭义相对论的两个基本假设》(教科版)

1、 狭义相对论的两个基本假设 教学目标 【知识与能力目标】 1. 了解狭义相对论的两个基本假设 2. 了解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重要区别. 【过程与方法目标】 【情感态度价值观目标】 教学重难点 【教学重点】 1. 了解狭义相对论的两个基本假设 2. 了解狭义相对论的几个主要结论 【教学难点】 了解经典时空观与相对论时空观的重要区别. 课前准备 多媒体课件 教学过程 2. 狭义相对论的两个基本假设： 对不同的惯性系， 规律都是 的.（2） 光在运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是的. 3. 狭义相对论的时空观认为：同时是的，即在一个参考系中不同地点同时发

2、生的 两个事件，在另一个参考系中观测不一定是 的. 4.相对时间间隔公式：设 t0表示与运动的惯性系相对静止的观察者观测的时间间隔, 表示地面上的观察者观测同样两事件的时间间隔，则它们的关系是 T 0门 T 0. u2 1 C2 5.相对长度公式：设在车厢参考系内测得的窗户的水平长度为 10 ,称为固有长度，在站台 上测得的窗户的长度为I ,车厢的速率为u，则I、10、u的关系是 u2 1- c2 或 1 = 101-c2. 6.相对论认为 的量度是有联系的，与物体的 有关，是相对的.经 典物理学则认为空间和时间是脱离物质而存在的, 是绝对的，空间和时间之间没有什么联系. 问题设计 如图1所示

3、，光源在参考系 0中 (1)根据伽利略速度变换公式, 计算当参考系 O与参考系0相对静止时，0相对于0以速 度v向右匀速运动时以及 0相对于0以速度v向左匀速运动时人看到的光速分别是多少? (2) 根据狭义相对 论原理，在不同的参考系中，光速的大小是不同的吗? (3) 伽利略速度变换公式是错误的吗？ 狭义相对论的两个基本假设 1. 爱因斯坦相对性原理 对不同的惯性系，( 包括的和的)都是一样的. 2. 光速不变原理 光在真空中运动的速度在任何惯性参考系中测得的数值都是 的. 三、同时的相对性时间间隔的相对性 问题设计 1. 如图2所示，一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶，车厢中央的光源发出了一个

4、闪光， 闪光照亮了车厢的前壁和后壁. 车上的人观察到闪光是同时照亮前后壁吗？地面上的人是怎 么认为的？ 图2 隔与地面上的人 2. 某人在这列火车上拍了两下桌子，车上的人观测的两次拍桌子的时间间 观测的时间间隔相同吗? 要点提炼 1“同时”的相对性 (1)经典物理学认为：如果两个事件在一个参考系中是同时发生的，那么在另一个参考系中 观察也L 填“一定”或“不一定”)是同时发生的. 狭义相对论的时空观认为：同时是 的，即在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( 填“一定”或“不一定”)是同时发生的. 2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，

5、它们的时间间隔总是的. 狭义相对论认为“动钟变慢”：时间间隔的相对性公式 对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了， T ，也就是说，在相 这叫做狭义相对论中的时间膨胀. 四、长度的相对性相对论时空观 问题设计 如图3所示，假设杆 MN沿着车厢的运动方向固定在火车上，且与火车一起运动，火车上的 人测量杆的长度与地面上的人测得杆的长度相同吗? 要点提炼 1 长度的相对性(尺缩效应) (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)狭义相对论认为“动尺变短”：狭义相对论中的长度公式：I = 10 1 -詈，但垂直于杆 的运动方向上，杆的长度 2 经典时空观和狭义

6、相对论时空观 (1)经典时空观：空间和时间脱离物质而存在，是绝对的，空间和时间 ，即与物质 的运动 (2)狭义相对论时空观：空间和时间与物质运动状态 、对狭义相对论的理解 I例1 根据狭义相对论原理，考虑以下几个问题： (1) 如图4所示，参考系 0相对于参考系 0静止时，人看到的光速应是多少？ (2) 参考系0相对于参考系 0以速度v向右运动时，人看到的光速应是多少？ (3) 参考系0相对于参考系 0以速度v向左运动时，人看到的光速又是多少? 二、时间、时空的相对性 【例2：如图5所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A B和C.假想有一列车沿 AC方 向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光

7、，列车上的观测者测得A C两铁塔被照亮的顺 序是() 图5 A. 同时被照亮 B . A先被照亮 C. C先被照亮 D .无法判断 I例3：在一飞船上测得飞船的长度为100 m,高度为10 m.当飞船以0.60c的速度从你身 边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？ I蜃闪斯地和对性廉用I 克速不变曲囲 时则和 空制的 相对性 同【11的棚对朴 辰度的相时性Ab 1（y） 时闸刖确的附对忡r 就I 1. （狭义相对论）关于狭义相对论，下列说法不正确的是（） A. 狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B. 狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c,与光源的运动无关 C. 狭义相对论只涉及无加速度运动的惯性系 D. 狭义相对论任何情况下都适用 2. （狭义相对论）如图6所示，强强乘坐速度为 0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮 壮，壮壮的飞行速度为 0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传 播速度为（） 0.9c0.5c *柿曲Zu至二溢 强强麻* 壮壮 图6 A. 0.4c B . 0.5c C . 0.9c D . c 3. （时间和时空的相对性）如图7所示，某车沿水