奇特的相对论效应

5.3奇特的相对论效应

课标定位学习目标：1.了解运动时钟延缓．2.了解长度效应收缩．3.了解爱因斯坦质量公式和质能方程．4.了解经典时空观与相对论时空观的重要区别，体会相对论的建立对人类认识世界的影响．重点难点：相对论效应及质能方程．课前自主学案奇特的相对论效应1．运动时钟延缓在一个相对于我们做____________的参考系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中____________到的时间______．高速运动直接观察长2．运动长度收缩爱因斯坦认为，长度的测量跟________的选择有关，如果某一惯性系相对于静止惯性系以速度v运动，在运动惯性系中测得的长度为L′，在静止惯性系中测得的长度为L，那么L总要比L′短一些，这种效应叫做运动__________或_________，这个效应显示了空间的_________．参考系长度收缩尺缩效应相对性增加能量爱因斯坦于1905年给出关系式__________，通常叫爱因斯坦的____________，在一个物理过程中，物体的质量发生了变化，其能量也相应发生变化，即满足关系式__________.E＝mc2质能关系ΔE＝Δmc24.时空观的深刻变革牛顿物理学的绝对时空观：物理学的空间与时间是绝对分离、没有联系的，脱离物质而单独存在，与物质的运动无关。而相对论认为：有物质才有时间和空间，空间和时间与物体的运动状态有关．人类对于空间、时间更进一步地认识而形成的新的时空观，是建立在新的实验事实和相关结论与传统观念不一致的矛盾基础上，是不断发展、不断完善起来的。核心要点突破1．观察运动的物体其长度要收缩，收缩只出现在运动方向．固有长度值最大．如图5－3－1所示．图5－3－1即时应用(即时突破，小试牛刀)1．1905年，爱因斯坦创立了“相对论”，提出了著名的质能方程，下列涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是(

)A．若物体能量增大，则它的质量增大B．若物体能量增大，则它的质量减小C．若核反应过程质量减小，则需吸收能量D．若核反应过程质量增大，则会放出能量解析：选A.由E＝mc2可知，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小．A正确，B错误．若m减小，则E减小；若m增大，则E增大．C、D均错误．四、绝对时空观与相对时空观的比较1．对时间的认识(1)绝对时空观认为：①时间不会随参考系不同而变化，也就是说时间是绝对的；②“同时性”是绝对的，两个同时发生的事件，不论在静止参考系中的观测者还是匀速直线运动参考系中的观测者，他们测得这两个事件发生的时刻都是相同的；③某事件经历的时间不会因参考系不同而不同．(2)相对论时空观认为：①时间是相对的，与参考系有关，不能脱离物体的运动来理解时间；②“同时”是相对的，对于一个参考系来说同时发生的两件事，对于另一个参考系来说不一定同时发生；③时间不再均匀流逝，它与物体的运动状态有关，某物理过程经历的时间与参考系的选择有关，该物理过程的发生地相对观测者的速度越大，观测者测得的时间越长．2．对空间的认识(1)绝对时空观认为：空间是绝对的，物体占据的空间大小是绝对的，存在与参考系无关的绝对空间．(2)相对时空观认为：空间两点间的距离与观测者的运动状态有关，空间不是绝对的，它与物体的运动状态有关．即时应用(即时突破，小试牛刀)2．用相对论的观点判断，下列说法不正确的是(

)A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船中的时间会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D．当物体运动的速度v≪c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计课堂互动讲练类型一：运动时钟延缓例1一个钟在静止参考系中的摆动周期是3.0s，当一个观测者相对摆钟以0.99c

的速度运动时，观测者测得的周期是多少？摆钟是变快了还是变慢了？【答案】

21.3s运动的观测者观测到的摆钟变慢了【方法总结】

(1)熟记狭义相对论的几个结论是解答此类问题的关键．(2)应用相对论的关键是理解“相对性”的几个方面，如时间相对性和空间相对性．变式训练1以8km/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了1min，地面上的人认为它走过这1min“实际”花了多少时间．＝60×1.000000001s＝60.000000006s.答案：60.000000006s类型二：运动长度收缩例2在2010年，有一太空船以0.8c

的速度飞越“月球太空站”．一科学家在月球上量得运动中的太空船长度为200m，此太空船最后在月球上登陆，此科学家再度测量静止的太空船的长度，他测量的结果如何？【答案】

333m答案：见解析例3设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则粒子运动时的质量等于其静止质量的