物理：5.2《經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀》學(xué)案（粵教版必修2）

1、§5.2 經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀【學(xué)習(xí)目標(biāo)】知識(shí)與技能： 1、了解伽利略相對(duì)性原理，知道時(shí)空觀與參考系的聯(lián)系 2、了解經(jīng)典時(shí)空觀及其基本推論，知道牛頓引入絕對(duì)時(shí)空觀的原因 3、了解狹義相對(duì)論的理論基礎(chǔ)與狹義相對(duì)論時(shí)空觀的幾個(gè)推論，知道相對(duì)論時(shí)空觀對(duì)人們認(rèn)識(shí)世界的影響 4、知道經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀的主要區(qū)別過程與方法： 1、通過關(guān)于參考系和運(yùn)動(dòng)的“討論與交流”，認(rèn)識(shí)慣性系的概念與伽利略相對(duì)性原理 2、解讀并分析教材圖5-2-1和圖5-2-2，了解絕對(duì)時(shí)空觀與實(shí)驗(yàn)事實(shí)的矛盾 3、通過了解愛因斯坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論的過程，學(xué)習(xí)創(chuàng)立科學(xué)理論的基本方法“提出假設(shè)” 4、解讀并分析教材圖5-2

2、-3和圖5-2-4，通過“討論與交流”理解同時(shí)的相對(duì)性 5、對(duì)比經(jīng)典時(shí)空觀的推論與相對(duì)論時(shí)空觀的推論，認(rèn)識(shí)經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀的區(qū)別情感、態(tài)度與價(jià)值觀： 1、通過“討論與交流”活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、邏輯分析能力、口頭表達(dá)的能力和合作學(xué)習(xí)的精神 2、通過了解時(shí)空觀的變革，從中認(rèn)識(shí)物理學(xué)的發(fā)展和變革，體會(huì)相對(duì)論對(duì)人類認(rèn)識(shí)世界的影響，感受物理學(xué)的發(fā)展對(duì)推動(dòng)社會(huì)的作用【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】1知道狹義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，基本原理和主要結(jié)論。2、了解經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀的主要區(qū)別。 【知識(shí)要點(diǎn)】1經(jīng)典時(shí)空觀 從參考系的概念引入經(jīng)典時(shí)空觀，是為了介紹牛頓引入經(jīng)典時(shí)空觀的理論出發(fā)點(diǎn)，使學(xué)生領(lǐng)會(huì)經(jīng)典時(shí)空觀是

3、經(jīng)典力學(xué)的理論基礎(chǔ) (1)經(jīng)典力學(xué)是討論物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其改變的，而所有的運(yùn)動(dòng)都是在一定的時(shí)間、空間中進(jìn)行的，機(jī)械運(yùn)動(dòng)是物體的位置移動(dòng)，位置涉及空間概念，移動(dòng)涉及速度，涉及時(shí)間概念，所以牛頓力學(xué)必定與一定的時(shí)空觀相聯(lián)系 (2)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的描述離不開參考系，然而牛頓定律并不適用于所有的參考系(后人把牛頓定律適用的參考系叫做慣性參考系)，但是經(jīng)典力學(xué)的理論框架本身并不能能明確給出什么是慣性參考系，牛頓的解決辦法是引入一個(gè)客觀標(biāo)準(zhǔn)絕對(duì)空間，用以判斷各物體足處于靜止、勻速運(yùn)動(dòng)還是加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參見課程資源牛頓對(duì)絕對(duì)空間的設(shè)想 2相對(duì)論時(shí)空觀 相對(duì)論時(shí)空觀的教學(xué)可分三個(gè)層次：狹義相對(duì)論的提出、相對(duì)論時(shí)空觀、

4、相對(duì)論對(duì)人類認(rèn)識(shí)世界的影響 (1)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢，其實(shí)質(zhì)是指在相對(duì)論中每位觀察者都有自身的時(shí)間測度，即如果一時(shí)鐘在天空高速飛馳，對(duì)靜止不動(dòng)的觀察者來說似乎鐘的時(shí)間走得慢了時(shí)鐘飛馳得越快，鐘的時(shí)間走得越慢；在與光速相等的時(shí)候，鐘將似乎完全停止，時(shí)間就會(huì)停頓了這種效應(yīng)得到了實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證(2)運(yùn)動(dòng)的尺子縮短在對(duì)教材圖526解釋時(shí)，應(yīng)注意指出左圖中A尺相對(duì)于B尺靜止，右圖中A尺相對(duì)于B尺運(yùn)動(dòng)，在B尺看來A尺長度縮短，尺縮和鐘慢一樣，是對(duì)稱的即如果A、B之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么，A看B的尺縮短了，B看A的尺縮短了這個(gè)結(jié)論表示空間的大小并不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的 (3)物體質(zhì)量隨速度的增加而增大愛因斯坦在時(shí)空觀的

5、徹底變革的基礎(chǔ)上建立了相對(duì)論力學(xué)，指出質(zhì)量隨著速度的增加而增加，當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無窮大他給出了著名的質(zhì)能關(guān)系式：E=mc。，質(zhì)能關(guān)系式對(duì)后來發(fā)展的原子能事業(yè)起到了指導(dǎo)作用 【典型例題】【例】 根據(jù)相對(duì)論理論,如果地球上的時(shí)鐘走過了時(shí)間t，那么，以速度v相對(duì)地球運(yùn)動(dòng)的飛船上的時(shí)鐘走過的時(shí)間t則為： t=t(c是光在真空中的傳播速度)(52)通俗地說，就是運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢了.設(shè)想飛船在甲乙兩個(gè)相距8億千米的星球間飛行，甲、乙兩星球及飛船上各有一個(gè)巨大的鐘，現(xiàn)飛船相對(duì)星球以0.75c(c是真空中光速)的速度離開甲星球飛向乙星球，飛船經(jīng)過甲星球時(shí)，三個(gè)鐘均調(diào)整指到3：00整.問，當(dāng)飛船飛過乙星

6、球的瞬間，飛船內(nèi)的人看到乙星球上的鐘和飛船上的鐘分別指向多少？解析：在乙星球的觀察者看來，飛船飛越的時(shí)間為：t= s3600 s=1 h所以，飛船內(nèi)的人看到乙星球上的時(shí)鐘指到4：00整.在飛船內(nèi)的觀察者看來，飛船飛越的時(shí)間t則為：t=t=1×h=0.66 h40 min所以，飛船內(nèi)的人看到飛船上的鐘指到3：40.如果飛船上的人測量兩星球間的距離，將是：L=L0=8×1011× m=5.3×1011 m.【當(dāng)堂反饋】 1.廣州的一個(gè)人在收聽到收音機(jī)報(bào)時(shí)：“剛才最后一響是北京時(shí)間7：00整”的時(shí)候，他在最后一響時(shí)，把表對(duì)到7：00整，北京的鐘和廣州的鐘是一致

7、的嗎？怎樣才能使它們一致？2.一列火車以速度v勻速行駛，車頭、車尾各有一盞燈，某時(shí)刻路基上的人看見兩燈同時(shí)亮了，那么從車廂頂上看見的情況是什么呢？3.+介子是一不穩(wěn)定粒子，平均壽命是2.6×108s（在它自己的參考系中測得）.如果此粒子相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室以0.8c的速度運(yùn)動(dòng)，那么實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系中測量的+介子壽命是否變長？4狹義相對(duì)論認(rèn)為長度是 。運(yùn)動(dòng)物體沿運(yùn)動(dòng)方向長度要 。 5一列行進(jìn)中的火車，前、后兩處遭雷擊，車上的人看來是同時(shí)發(fā)生的，地面上的人看來 同時(shí)的，這是由于同時(shí)的 。 6經(jīng)典力學(xué)在哪些問題上適用（ ） 河波羅飛船登月 原子核外電子的運(yùn)動(dòng) 原子彈爆炸 F1賽車A B C D7下列哪些是屬于經(jīng)典時(shí)空觀的內(nèi)容（ ）同一個(gè)物體在任何參考系中測量具有相同的長度光速是自然界中的極限速度，任何事物的速度不能超過光速任何事件所經(jīng)歷的時(shí)間，在不同的參考系中測量都是相同的同時(shí)是相對(duì)的 A B C D 8從狹義相對(duì)論出發(fā)，我們可以得到下列哪些結(jié)論（ ）同時(shí)的絕對(duì)性運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢事件的因果關(guān)系可能顛倒物體質(zhì)量隨速度增大而增大A B C D 9氫原子光譜不是連續(xù)譜，而是一系列不連續(xù)的亮線組成的線狀譜，這說明的是（ ）A光的波粒二象性B能量的連續(xù)性C原子只能處于一系列不