【优化方案】高中物理 第15章 第二节 时间和空间的相对性课件 新人教选修34

第一节相对论的诞生

第二节时间和空间的相对性课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练

第二节时间和空间的相对性课标定位学习目标：1.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．2．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，体会相对论的建立对人类认识世界的影响．重点难点：1.“同时”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．课前自主学案一、经典的相对性原理惯性参考系是指可以使_____________成立的参考系．1．力学规律在任何惯性系中都是_____的,这就是伽利略相对性原理,又叫经典的相对性原理.牛顿运动定律相同2.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______________.或者说,任何惯性参考系都是_____的.二、狭义相对论的两个基本假设1.狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是_______的.2.光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是______的.匀速直线运动平权相同相同三、时间和空间的相对性1.“同时”的相对性(1)经典的时空观:在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察_________的.(2)相对论的时空观:“同时”具有____性,即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察_____________的.也是同时相对不一定是同时相对运动相对静止3．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,它们的时间间隔总是_______的.(2)相对论的时空观:某两个事件,在不同的惯性参考系中观察,它们的时间间隔是_______的.相同不同4．相对论时时空观(1)经典时空观观:空间和时间间是脱离物物质存在的的,是______的,空间和时间间之间也是是______联系的.(2)相对论时空空观:空间和时间间与物质的的_________有关．绝对没有有运动动状状态态核心要点突破一、、两两种种时时空空观观的的主主要要区区别别1．实实验验基基础础不不同同我们们通通过过生生活活经经验验,通过过对对周周围围世世界界的的观观察察最最容容易易接接受受的的是是经经典典时时空空观观(又叫叫绝绝对对时时空空观观),因为为经经典典时时空空观观是是以以v≪c的低低速速运运动动下下的的实实验验为为基基础础建建立立的的,而相相对对论论时时空空观观建建立立在在光光速速不不变变实实验验基基础础上上,在高高速速运运动动的的情情形形中中,相对对论论效效应应才才会会明明显显,由于于缺缺少少高高速速运运动动中中的的生生活活经经验验,初学学者者难难以以接接受受.2．对对时时间间、、空空间间与与物物质质的的联联系系性性认认识识不不同同(1)经典典时时空空观观认认为为时时间间均均匀匀流流逝逝，，与与物物质质无无关关；；空空间间是是物物质质运运动动的的场场所所，，空空间间本本身身不不受受物物质质运运动动状状态态的的影影响响；；同同时时空空间间与与时时间间也也是是没没有有联联系系的的．．总总之之一一句句话话，，时时间间、、空空间间都都是是绝绝对对的的，，不不同同参参考考系系中中观观察察同同一一物物理理过过程程时时间间是是相相同同的的，，观观察察同同一一物物体体长长度度是是相相同同的的．．(2)相对论时时空观认认为物理理过程的的快慢与与物体的的运动状状态有关关，运动动物体的的长度也也跟物体体的运动动状态有有关．换换句话说说，不同同参考系系中观察察同一物物理过程程时间可可能不同同，观察察同一物物体长度度可能不不同．空空间和时时间与物物质的运运动状态态有关．．同时，，时间和和空间也也是有联联系的.3．经典时时空观的的价值经典时空空观建立立在实验验的基础础上，它它的结论论又受到到无数次次实践的的检验．．虽然相相对论时时空观更更具有普普遍性，，但是经经典时空空观在低低速运动动时所得得出的结结论与实实验事实实符合的的很好，，由于宏宏观物体体的速度度不可能能接近光光速，所所以经典典时空观观仍有存存在的价价值．即时应用用(即时突破破,小试牛刀刀)1.关于时间间和空间间,在学习狭狭义相对对论后我我们应认认识到()A.因为时间间是绝对对的,所以我们们在不同同的参考考系中观观察到的的时间进进程都是是相同的的B.空间与时时间之间间是没有有联系的的C.有物质才才有空间间和时间间D.在一个确确定的参参考系中中观察,运动物体体的空间间距离和和时间进进程跟物物体的运运动状态态有关解析：选CD.经典物理理学认为为空间和和时间是是脱离物物质存在在的，是是绝对的的，空间间与时间间之间也也是没有有联系的的，在相相对论力力学中，，时间和和空间是是和物质质的运动动相联系系的．只只有在物物质存在在时才有有空间和和时间的的概念，，时间和和空间是是相互联联系且是是相对的的．二、对狭狭义相对对论几个个主要结结论的理理解1．几个主主要结论论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但不同地点发生事件不同时发生2.几个结论论的理解解要点(1)时间间隔隔，长度度的变化化，都是是由于物物质的相相对运动动引起的的一种观观测效应应，它与与所选取取的参考考系有关关，物质质本身的的结构并并没有变变化．(2)两个事件件的时间间间隔和和物体的的长度，，必须与与所选取取的参考考系相联联系，如如果在没没有选取取参考系系的情况况下讨论论时间的的长短及及空间的的尺寸，，是没有有任何意意义的．．特别提醒醒:以上结论论是狭义义相对论论的必然然结论,而狭义相相对论的的正确性性已被实实验证实实,所以以上上结论是是高速世世界中必必然发生生的现象象,是客观存存在的事事实,绝不是人人的主观观臆造,之所以人人们平常常观察不不到这些些现象,是因为我我们生活活在低速速运动的的世界里里．即时应用用(即时突破破，小试试牛刀)2．下列对对时空观观的认识识，正确确的是()A．以牛顿顿力学为为基础的的经典时时空观，，是完全全错误的的，无任任何实用用价值B．选择不不同参考考系，光光速大小小是不同同的C．假若将将一走时时准确的的时钟，，放在喷喷气式飞飞机上做做环球飞飞行，一一段时间间后，该该时钟的的读数将将小于地地面上的的基准钟钟的读数数D．一把尺尺子的长长度无论论你如何何测量，，其结果果都是不不变的解析：选C.在物体低低速运动动时和在在宏观世世界里，，牛顿运运动定律律是适用用的，A错误；根根据狭义义相对论论结论可可知C正确，B、D错误．故故本题应应选C.课堂互动讲练类型一光速不变原理设某人在在速度为为0.5c的飞船上上打开一一个光源源,则下列说说法正确确的是()A.飞船正前前方地面面上的观观察者看看到这一一光速为为1.5cB.飞船正后后方地面面上的观观察者看看到这一一光速为为0.5cC.在垂直飞飞船前进进方向地地面上的的观察者者看到这这一光速速是cD.在地面上上任何地地方的观观察者看看到的光光速都是是c例1【精讲精析析】根据狭义义相对论论的“光速不变变原理”可知,真空中的的光速在在不同的的惯性系系中都是是相同的的,所以真空空中的光光速相对对于火箭箭的速度度为c，相对于于地面的的速度也也为c.【答案】CD【易误警示示】本题易误误选A、B.是因为按按经典力力学的相相对性原原理可以以得出A、B正确,而这一结结论是错错误的,与狭义相相对论中中的光速速不变原原理相矛矛盾.例2(2011年高考江江苏单科科卷)如图15－1－1所示,沿平直铁铁路线有有间距相相等的三三座铁塔塔A、B和C.假想有一一列车沿沿AC方向以接接近光速速行驶,当铁塔B发出一个个闪光,列车上的的观测者者测得A、C两铁塔被被照亮的的顺序是是()类型二同时的相对性图15－1－1A．同时被被照亮B．A先被照亮亮C．C先被照亮亮D．无法判断断【答案】C人马星座α星是离太阳阳系最近的的恒星,它距地球4.3×1016m,设有一宇宙宙飞船往返返于地球与与人马星座座α星之间,设宇宙飞船船的速度为为0.999c,按地球上的的时钟计算算,往返一次需需多长时间间?若以飞船上上的时钟计计算,往返一次的的时间又为为多少?(取1位有效数字字)类型三时间间隔的相对性例3【【方法总结】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