高中物理第六章相对论1牛顿力学中运动的相对性2狭义相对论的两个基本假设3时间长度的相对性省公开课一等

第六章相对论1牛顿力学中运动相对性2狭义相对论两个基本假设3时间、长度相对性1/29[学习目标]1.了解牛顿力学中运动相对性.2.了解伽利略相对性原理及其速度变换公式.3.了解狭义相对论两个基本假设.4.了解狭义相对论几个主要结论.5.了解经典时空观与相对论时空观主要区分.2/29内容索引重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关自主预习预习新知扎实基础3/29自主预习4/29一、牛顿力学中运动相对性1.伽利略相对性原理：在任何惯性参考系中，

规律都是一样.2.经典时空观经典时空观认为时间和空间是脱离物质而存在，是绝正确，时间和空间是相互独立、互不相关.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，则人对地面速率为v＝

；若人向车后跑，相对地面速率为v＝_______.力学u＋v′u－v′5/29二、狭义相对论两个基本假设1.爱因斯坦相对性原理对不一样惯性系，

(包含

和

)都是一样.2.光速不变原理光在真空中运动速度在任何惯性参考系中测得数值都是

.物理规律力学电磁相同6/29三、时间、长度相对性1.同时相对性在同一个惯性系中不一样地点同时发生两个事件，在另一个惯性系中观察时：(1)经典时空观认为

(填“一定”或“不一定”)是同时发生.(2)狭义相对论时空观认为

(填“一定”或“不一定”)是同时发生.一定不一定7/292.时间间隔相对性(1)经典时空观：某两个事件，在不一样惯性系中观察，它们时间间隔总是

.(2)狭义相对论认为“动钟变慢”：时间间隔相对性公式τ＝_________，也就是说，在相对运动参考系中观察，事件改变过程时间间隔变大了，这叫做狭义相对论中时间膨胀.相同8/293.长度相对性(动棒缩短效应)(1)经典时空观：一条杆长度不会因为观察者是否与杆做

而不一样.(2)狭义相对论认为“动棒缩短”：狭义相对论中长度公式：l＝_________，但垂直于杆运动方向上，杆长度

.4.相对论时空观时间和空间量度与物体运动

关，是

.相对运动不变相对有9/29[即学即用]

判断以下说法正误.(1)一根杆长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不一样，这是经典物理学观点.(

)(2)一根杆长度静止时为l0，不论杆怎样运动，杆长度均小于l0.(

)(3)“动钟变慢”是时钟精度因运动而发生了改变.(

)(4)高速运动飞船中宇航员发觉地面时钟变慢了.(

)√××√答案10/29重点探究11/29一、伽利略相对性原理与狭义相对论[导学探究]

(1)如图1所表示，小球相对于参考系O以速度v0向右抛出，人相对于参考系O′静止，当参考系O′相对于参考系O静止、以速度v向右运动和以速度v向左运动时，人观察到小球速度分别为多大？答案分别为v0、v0－v、v0＋v

答案图112/29(2)如图2所表示，光源相对于参考系O静止，人相对于参考系O′静止，当参考系O′相对于参考系O静止、以速度v向右运动和以速度v向左运动时，人观察到光源发出光传输速度分别为多大？答案人观察到光速都是c答案图213/29[知识深化]1.惯性系与非惯性系确实定：我们通常选取大地为惯性系，相对于地面静止或做匀速运动物体都是惯性系，相对于地面做变速运动物体都是非惯性系.2.光传输速度与惯性系选取无关.在任何情况下，真空中光速都是c.14/29解析依据狭义相对论基本假设可知，选项A、B正确；狭义相对论只包括惯性参考系，不包括非惯性参考系，选项D错误，C正确.例1关于狭义相对论，以下说法不正确是A.狭义相对论认为在不一样惯性参考系中，一切物理规律都是相同B.狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中速度都等于c，与光源

运动无关C.狭义相对论只包括无加速运动惯性系D.狭义相对论在任何情况下都适用√答案解析15/29解析依据爱因斯坦狭义相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系相对运动而改变，所以壮壮观察到该光束传输速度为c，所以A、B、C错误.例2如图3所表示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)宇宙飞船追赶正前方壮壮，壮壮飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观察到该光束传输速度为A.0.4cB.0.5c

C.0.9cD.c√答案解析图316/29总结提升1.各物理量有可能因为所选择参考系不一样而不一样，不过它们遵照物理规律是相同.2.光速不变原理强调真空中光速恒定不变，与光源、观察者间相对运动没相关系.17/29二、时间和长度相对性[导学探究]

如图4所表示，一列车以速度v经过站台，站台中部观察者C看到列车车头恰好抵达站台最右端A人时，车尾恰好抵达站台最左端B人.答案不是同时举旗，他看到A人先举旗答案图4(1)若此时站台上观察者C看到A、B两人同时面向列车举起手中小红旗，那么站在列车中点观察者C′看到A、B两人是同时举旗吗？假如不是同时举旗，他会看到哪个人先举旗？18/29(2)站台上观察者C看到列车长度刚好和站台长度相同，列车上观察者C′认为列车长度和站台长度相同吗？假如不相同，他认为列车长还是站台长？答案列车长度和站台长度不相同，他认为列车长(3)假定列车上观察者C′举起小红旗向站台上A、B两人挥舞致意，他认为自己从举起小红旗到放下小红旗时间为t，站台上观察者C观察到他举旗时间也为t吗？假如不是t，他认为这个时间比t长还是短？答案不是t，他认为这个时间比t长答案19/29例3假设地面上长100km直铁路上空有一火箭沿铁路方向以30km/s速度擦过，则火箭上人看到铁路长度应该为多少？假如火箭速度到达0.6c，则火箭上人看到铁路长度又是多少？答案解析答案100km

80km20/29总结提升应用相对论效应解题普通步骤1.应该经过审题确定研究对象及研究对象运动速度.2.明确求解问题，即明确求解静止参考系中观察结果，还是运动参考系中观察结果.3.应用“尺缩效应公式”或“时间延缓效应公式”进行计算.21/29答案

4.3×10－8s

例4

π＋介子是一个不稳定粒子，平均寿命是2.6×10－8s.(在它自己参考系中测得)(1)假如此粒子相对于试验室以0.8c速度运动，那么在试验室坐标系中测量π＋介子寿命多长？答案解析解析π＋介子在试验室中寿命为22/29解析该粒子在衰变前运动距离为x＝uΔt＝0.8×3×108×4.3×10－8m＝10.32m.(2)在(1)中试验室坐标系里测量π＋介子在衰变前运动了多长距离？答案解析答案

10.32m23/29达标检测24/29解析在全部惯性系中，一切力学规律都是等价，故D正确，C错误；经典物理规律是狭义相对论在低速状态下一个近似，所以经典物理规律只适合用于低速运动物体，而经典物理中速度合成公式也只适合用于低速情况，故A、B错误.12341.(伽利略相对性原理)以下说法中正确是A.经典物理中速度合成公式在任何情况下都是适用B.经典物理规律也适合用于高速运动物体C.力学规律在一个静止参考系和一个匀速运动参考系中是不等价D.力学规律在任何惯性系里都是等价√答案解析25/291234解析依据狭义相对论基本假设——光速不变原理可知：真空中光速相对于火箭速度为c，相对于地面速度也为c，即对不一样惯性参考系光速是相同，所以C、D正确，A、B错误.2.(狭义相对论)(多项选择)下面说法正确是A.在以

竖直方向升空火箭上向前发出光，对地速度一定比c大B.在以

竖直方向升空火箭上向后发出光，对地速度一定比c小C.在以

竖直方向升空火箭上沿水平方向发出光对地速度为cD.在以

竖直方向升空火箭上向任一方向发出光对地速度都为c√√答案解析26/29解析从相对S系沿x轴方向以靠近光速匀速飞行飞行器上观察S中正方形，依据相对论效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，而沿y轴方向正方形边长没有改变，则其形状变成长方形，故C正确，A、B、D错误.12343.(空间相对性)惯性系S中有一边长为l正方形(如图5所表示).从相对S系沿x轴方向以靠近光速匀速飞行飞行器