2017-2018学年高中物理第六章相对论第1讲牛顿力学中运动的相对性第2讲狭义相对论的

1、第 1 讲牛顿力学中运动的相对性第 2 讲狭义相对论的两个基本假设第 3 讲时间、长度的相对性目标定位1. 了解牛顿力学中运动的相对性2 了解伽利略相对性原理及其速度变换公式 3 了解狭义相对论的两个基本假设4 了解狭义相对论的几个主要结论.5. 了解经典时空观与相对论时空观的重要区别.预习导学|心【里诅 ii：点拨一、 牛顿力学中运动的相对性1.伽利略相对性原理在任何惯性参考系中，力学的规律都是一样的，都可以用牛顿定律来描述.2.经典时空观(1) 时间：反映物质运动过程的长短暂，常用年、月、日、时、分、秒等作为量度 单位.(2) 空间：代表物体的尺寸、大小，物体之间的距离等用光年、千米、米、

2、毫米、 微米、纳米等作为量度单位.(3) 时间和空间是相互独立、互不相关的.3.伽利略速度变换公式若车厢相对地面以u向前行驶，车厢内人相对车厢以速率v向前跑，则人对地面的速率为v=u+V若人向车后跑时，相对地面的速率为v=uV.二、 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，物理规律 (包括力学的和电磁的)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相同的._三、 时间、长度的相对性1.同时的相对性(1) 经典物理学认为：时间的测量与参考系无关时间测量是绝对的.(2) 狭义相对论的时空观认为：在一个参考系中同时发生的两件事，在另一参考系中不_

3、同时发生，这就是同时的相对性.2.运动时钟的变慢(1)定量计算设与事件发生者相对静止的观察者测出两事件发生的时间间隔为T0,与事件发生者相2对运动的观察者测得两事件发生的时间间隔为 观察者的速率.(2)定性描述同样的两件事，在它们发生于同一地点的参考系内所经历的时间最短;观测，这段时间要长些这一现象称为时间的相对性，也称为“动钟变慢”.3.长度的相对性(1)定量计算如果与棒相对静止的人认为棒长为Io,以速率U与棒相对运动的人认为棒长为I，则I(2)定性描述长度收缩或洛伦兹收缩，也常通俗地称为“动棒缩短”二4.相对论时空观(1) 时间和空间的量度都与物体的运动有关，是相对的.运动棒的长度的测量建

4、立在必 须同时进行观测的基础上，说明时间和空间的量度又是相互紧密联系的.(2) 经典时空观是相对论时空观的特殊表现哩解深化探究一、对狭义相对论的理解1各物理量有可能因为所选择参考系的不同而不同，但是它们遵从的物理规律是相同的.2.光速不变原理强调真空中的光速不变，与光源、观察者间的相对运动没有关系.【例 1】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解析 由狭义相对论原理可知 D 错误.

5、在其他参考系内一根棒u是相对运动的(3答案 D针对训练 如图 1 所示，考虑几个问题:4图 1(1) 如图所示，参考系O相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？(2) 参考系O相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？(3) 参考系O相对于参考系O以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？解析 根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c,第二种情况应是c+v，第三种情况应是c-V,而根据狭义相对论理论，光速是不变的，都应是c.答案cc(3)c二、时间和长度的相对性相对事件发生地或物体静止的参考系中观察相对事件发生地或物体运动的参考系中观察同时的相对性事件同时发生事件不同时发生

6、时间间隔的相对性两个事件发生的时间间隔为TT0两事件发生的时间间隔变大.T-2长度的相对性杆的长度为1o若参考系沿杆的方向运动， 观察到的杆的长度变小.11叭【例 2】如图 2 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，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮 的顺序是()图 2B. A 先被照亮D.无法判断解析 因列车沿AC方向接近光速行驶，根据同时的相对性，即前边的事件先光A.同时被照亮C. C 先被照亮yOx orxf5发生，后 边的事件后发生可知C先被照亮.答案 C6【例 3 在一飞船上测得飞船的长度为100 m,高度为

7、10 m.当飞船以 0.6c的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？解析 因为长度收缩只发生在运动的方向上，与运动垂直的方向上没有这种效应，故测得的飞船的高度仍为原来高度10 m.设飞船原长为Io,观测到飞船的长度为I，贝 Ul=0.6c22m= 80 m. .c所以观测到飞船的高度和长度分别为10 m、80 m.答案 观测到飞船的高度和长度分别为10 m、80 m.肉点抵习I巩匡应用反馈对狭义相对论的理解1.（多选）关于狭义相对论的两个基本假设，正确的是（）A.在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B.在不同的惯性参考系中，力学规律都一样，电磁规律不一样C.真空中的光速在不

8、同的惯性参考系中都是相同的D.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的解析 根据狭义相对论的两个基本假设，A、C 正确.答案 AC2. （多选）下面说法正确的是（）1A.在以 1000c竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c大1B.在以 1000c竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c小1C在以Trc竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对地速度为c1 0001D.在以c竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c1 000解析 根据狭义相对论的基本假设一一光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为C,相对于地面的速度也为C,对不同的惯性系是相同的，因此

9、C D 正确，AB 错误.答案 CD时间、长度的相对性I。1-:2=10 x73.如图 3 所示，A B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速 度VB和VC朝同一方向飞行的两枚火箭上， 且VBVVC.地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？ 哪个时钟走得最快？8图 3解析地面上的观察者认为C钟走得最慢，因为它相对于观察者的速度最大.根据公式T0T=j2可知，相对于观察者的速度越大，其上的时间进程越慢；由1 -苕T0to.答案 =12._ 如图 3 所示，两艘飞船AB沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v接近 光速c）.地面上测得它们相距为L,则A测得两飞船间的距离 _（选

10、填“大于”、“等于”或“小于”）L.当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为 _.解析根据运动的尺子缩短，A测得两飞船间的距离大于地面上测得的距离L.根据狭义相对论的光速不变原理，当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为c.答案大于c（或光速）13.相对论认为时间和空间与物质的速度有关；如图 4 所示，在高速前进的列车的中点处，某乘客突然按下手电筒，使其发出一道闪光，该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等，都为c,站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度 _ （填“相等”、“不等”）并且，车上的乘客认为，手电筒的闪光同时到达列车的前、后壁，地面 上的观察者认为手电筒的闪光先到

11、达列车的 _壁（填“前” “后”）.后I呦光I前路边亦察甘图 4解析 车厢中的乘客认为，车厢是个惯性系，光向前、向后传播的速度相等，光源在车厢中央，闪光同时到达前、后两壁地面上的观察者以地面为一个惯性系，光向前、向后传 播的速度相等，向前传播的路程长些，至泌前壁的时刻晚些.答案相等后1414.地面上长 100 km 的铁路上空有一火箭沿铁路方向以 30 km/s 的速度掠过，则火箭 上的人看到铁路的长度应该为多少？如果火箭的速度达到0.6c，则火箭上的人看到的铁路 的长度又是多少？解析 当火箭速度较低时，长度基本不变，还是100 km.当火箭的速度达到 0.6c时，由相对长度公式l=l01-:2代入相应的数据得：I=（100 x1-0.62） km=80 km.答案 100 km 80 km15.n*介子是一种不稳定粒子，平均寿命是2.6X10-8s（在它自己的参考系中测得）,15则:(1) 如果此粒子相对于实验室以0.8c的