新課標(biāo)人教版本3-4選修三15.2（時(shí)間和空間的相對(duì)性）教案1

1、§15.2 時(shí)間和空間的相對(duì)性學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1） 知道狹義相對(duì)論關(guān)于時(shí)空相對(duì)性的主要結(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，體會(huì)相對(duì)論時(shí)空觀的建立對(duì)人類認(rèn)識(shí)世界的影響。（3） 通過實(shí)例，了解時(shí)間和空間的相對(duì)性，體會(huì)相對(duì)論時(shí)空觀與低速世界的差異。學(xué)習(xí)過程：、【溫故知新】上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)。請(qǐng)同學(xué)們回憶一下這兩個(gè)假設(shè)的內(nèi)容：1、 “同時(shí)”的相對(duì)性1. 在物理學(xué)中，什么叫“事件”？在數(shù)學(xué)上，一個(gè)事件可以如何表示？2.實(shí)例分析：車廂長為L，正以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)，車廂底面光滑，現(xiàn)有兩只完全相同的小球，從車廂中點(diǎn)以相同的速率v0分別向前后勻速運(yùn)動(dòng)，（相對(duì)于車廂）

2、，問（1）在車廂內(nèi)的觀察者看來，小球是否同時(shí)到達(dá)兩壁？（2）在地上的觀察者看來兩球是否同時(shí)到達(dá)兩壁？分析：在車上的觀察者看來，A球經(jīng)時(shí)間tA= ； B球經(jīng)時(shí)間tB= ；因此兩球同時(shí)到達(dá)前后壁。在經(jīng)典物理學(xué)家看來，同時(shí)發(fā)生的兩件事在任何參照系中觀察，結(jié)果都是同時(shí)的，兩球也應(yīng)同時(shí)到達(dá)前后壁.這是我們?cè)谌粘Ｉ钪械玫降慕Y(jié)論。如果把上述事件換成兩列光的傳播，情況如何呢？ 結(jié)論： 車廂上的人和地面上的人看到車廂中間燈光到達(dá)前后車廂的先后是不一樣的 車上的觀察者認(rèn)為光 到達(dá)車廂的前后兩壁； 站臺(tái)上的觀察者認(rèn)為光先到車廂 壁后到 壁；思考與討論：見教材P99，運(yùn)動(dòng)的火車L里，觀察者認(rèn)為，沿著運(yùn)動(dòng)方向位置靠前

3、一些的事件A先發(fā)生，還是靠后一些的事件B先發(fā)生？規(guī)律小結(jié)： 1、 對(duì)于運(yùn)動(dòng)的火車上同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，對(duì)于地面就不是同時(shí)的；（關(guān)鍵：在各個(gè)參考系中光速都為c）2、 地面上同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，對(duì)于運(yùn)動(dòng)的火車也不是同時(shí)的； 3、觀察者站在發(fā)生事件的兩地之間，迎面而來的事件 發(fā)生；背離而馳的事件 發(fā)生。針對(duì)訓(xùn)練1、地面上的人認(rèn)為A、B兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生。對(duì)于坐在火箭中沿兩個(gè)事件發(fā)生地點(diǎn)連線飛行的人來說（圖15.2-5），哪個(gè)事件先發(fā)生？2、 長度的相對(duì)性下面我們來討論在不同參考系中測(cè)量一個(gè)桿的長度結(jié)果會(huì)如何。如下圖所示：1、甲圖中是一個(gè)刻度尺測(cè)出的靜止的桿的長度，大家看是多少？怎么求出的呢？2、乙圖中

4、尺仍然靜止，桿水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，我們應(yīng)該怎么算桿長？注意：其實(shí)這里你是用某時(shí)刻N(yùn)、M坐標(biāo)差值或另一時(shí)刻N(yùn)、M坐標(biāo)差值得到的。如果有人用N、M的坐標(biāo)差值算出桿長是9.7 m-8 m=1.7 m顯然是沒有意義的，它不能代表?xiàng)U的長度。因此我們要測(cè)量這一桿長，就必須“同時(shí)”讀出桿兩端坐標(biāo)才行?，F(xiàn)在的問題是不同參考系中“同時(shí)是相對(duì)的”。思考與討論：請(qǐng)大家看課本圖15.2-3，一個(gè)相對(duì)于所選參考系靜止的物體（如桿或者尺子），在這個(gè)參考系中的長度可以稱作它的“正確長度”,地面上的人看到桿的M、N兩端發(fā)出的光同時(shí)到達(dá)他的眼睛，他讀出N、M的坐標(biāo)之差為l，即地上的觀察者測(cè)到的桿長。1、 請(qǐng)大家考慮車上的觀察者是

5、同時(shí)看到N、M兩端的閃光嗎？2、 觀察者B認(rèn)為觀察者A讀哪端早？讀哪端晚？3、 觀察者A認(rèn)為觀察者B讀哪端早？讀哪端晚？4、 根據(jù)3，火車上的觀察者A認(rèn)為：地面上觀察者B測(cè)得桿長會(huì)比自己測(cè)得的數(shù)值大些還是小些？5、 結(jié)論：_公式：_3、 時(shí)間間隔的相對(duì)性根據(jù)公式，兩邊同時(shí)除以光速c，再通過洛侖茲變換可以得出：t=，式中是 的時(shí)間間隔，習(xí)慣上用希臘字母表示。于是上式寫成t= 結(jié)論：由于<t，說明運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘所描述的物理過程變 了。四、時(shí)空相對(duì)性的驗(yàn)證：哪些實(shí)驗(yàn)和相對(duì)論的理論預(yù)言符合得很好？五、相對(duì)論的時(shí)空觀1、牛頓物理學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀： 。2、相對(duì)論認(rèn)為： 。3、新科學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)的關(guān)系是怎樣