【優(yōu)化方案】高中物理 第15章 第二節(jié) 時間和空間的相對性課件 新人教選修34

第一節(jié)相對論的誕生

第二節(jié)時間和空間的相對性課前自主學案核心要點突破課堂互動講練課標定位知能優(yōu)化訓練

第二節(jié)時間和空間的相對性課標定位學習目標：1.知道經(jīng)典的相對性原理，知道狹義相對論的實驗基礎和它的兩個基本假設．2．知道狹義相對論的幾個主要結論．3．了解經(jīng)典時空觀與相對論時空觀的主要區(qū)別，體會相對論的建立對人類認識世界的影響．重點難點：1.“同時”的相對性和時空相對性的驗證．2．長度的相對性和時間間隔的相對性．課前自主學案一、經(jīng)典的相對性原理慣性參考系是指可以使_____________成立的參考系．1．力學規(guī)律在任何慣性系中都是_____的,這就是伽利略相對性原理,又叫經(jīng)典的相對性原理.牛頓運動定律相同2.在一個慣性參考系內(nèi)進行的任何力學實驗都不能判斷這個慣性系是否相對于另一個慣性系做______________.或者說,任何慣性參考系都是_____的.二、狹義相對論的兩個基本假設1.狹義相對性原理:在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是_______的.2.光速不變原理:真空中的光速在不同的慣性參考系中都是______的.勻速直線運動平權相同相同三、時間和空間的相對性1.“同時”的相對性(1)經(jīng)典的時空觀:在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件,在另一個慣性系中觀察_________的.(2)相對論的時空觀:“同時”具有____性,即在同一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件,在另一個慣性系中觀察_____________的.也是同時相對不一定是同時相對運動相對靜止3．時間間隔的相對性(1)經(jīng)典的時空觀:某兩個事件,在不同的慣性系中觀察,它們的時間間隔總是_______的.(2)相對論的時空觀:某兩個事件,在不同的慣性參考系中觀察,它們的時間間隔是_______的.相同不同4．相對論時時空觀(1)經(jīng)典時空觀觀:空間和時間間是脫離物物質存在的的,是______的,空間和時間間之間也是是______聯(lián)系的.(2)相對論時空空觀:空間和時間間與物質的的_________有關．絕對沒有有運動動狀狀態(tài)態(tài)核心要點突破一、、兩兩種種時時空空觀觀的的主主要要區(qū)區(qū)別別1．實實驗驗基基礎礎不不同同我們們通通過過生生活活經(jīng)經(jīng)驗驗,通過過對對周周圍圍世世界界的的觀觀察察最最容容易易接接受受的的是是經(jīng)經(jīng)典典時時空空觀觀(又叫叫絕絕對對時時空空觀觀),因為為經(jīng)經(jīng)典典時時空空觀觀是是以以v?c的低低速速運運動動下下的的實實驗驗為為基基礎礎建建立立的的,而相相對對論論時時空空觀觀建建立立在在光光速速不不變變實實驗驗基基礎礎上上,在高高速速運運動動的的情情形形中中,相對對論論效效應應才才會會明明顯顯,由于于缺缺少少高高速速運運動動中中的的生生活活經(jīng)經(jīng)驗驗,初學學者者難難以以接接受受.2．對對時時間間、、空空間間與與物物質質的的聯(lián)聯(lián)系系性性認認識識不不同同(1)經(jīng)典典時時空空觀觀認認為為時時間間均均勻勻流流逝逝，，與與物物質質無無關關；；空空間間是是物物質質運運動動的的場場所所，，空空間間本本身身不不受受物物質質運運動動狀狀態(tài)態(tài)的的影影響響；；同同時時空空間間與與時時間間也也是是沒沒有有聯(lián)聯(lián)系系的的．．總總之之一一句句話話，，時時間間、、空空間間都都是是絕絕對對的的，，不不同同參參考考系系中中觀觀察察同同一一物物理理過過程程時時間間是是相相同同的的，，觀觀察察同同一一物物體體長長度度是是相相同同的的．．(2)相對論時時空觀認認為物理理過程的的快慢與與物體的的運動狀狀態(tài)有關關，運動動物體的的長度也也跟物體體的運動動狀態(tài)有有關．換換句話說說，不同同參考系系中觀察察同一物物理過程程時間可可能不同同，觀察察同一物物體長度度可能不不同．空空間和時時間與物物質的運運動狀態(tài)態(tài)有關．．同時，，時間和和空間也也是有聯(lián)聯(lián)系的.3．經(jīng)典時時空觀的的價值經(jīng)典時空空觀建立立在實驗驗的基礎礎上，它它的結論論又受到到無數(shù)次次實踐的的檢驗．．雖然相相對論時時空觀更更具有普普遍性，，但是經(jīng)經(jīng)典時空空觀在低低速運動動時所得得出的結結論與實實驗事實實符合的的很好，，由于宏宏觀物體體的速度度不可能能接近光光速，所所以經(jīng)典典時空觀觀仍有存存在的價價值．即時應用用(即時突破破,小試牛刀刀)1.關于時間間和空間間,在學習狹狹義相對對論后我我們應認認識到()A.因為時間間是絕對對的,所以我們們在不同同的參考考系中觀觀察到的的時間進進程都是是相同的的B.空間與時時間之間間是沒有有聯(lián)系的的C.有物質才才有空間間和時間間D.在一個確確定的參參考系中中觀察,運動物體體的空間間距離和和時間進進程跟物物體的運運動狀態(tài)態(tài)有關解析：選CD.經(jīng)典物理理學認為為空間和和時間是是脫離物物質存在在的，是是絕對的的，空間間與時間間之間也也是沒有有聯(lián)系的的，在相相對論力力學中，，時間和和空間是是和物質質的運動動相聯(lián)系系的．只只有在物物質存在在時才有有空間和和時間的的概念，，時間和和空間是是相互聯(lián)聯(lián)系且是是相對的的．二、對狹狹義相對對論幾個個主要結結論的理理解1．幾個主主要結論論相對事件發(fā)生地或物體靜止的參考系中觀察相對事件發(fā)生地或物體運動的參考系中觀察同時的相對性事件同時但不同地點發(fā)生事件不同時發(fā)生2.幾個結論論的理解解要點(1)時間間隔隔，長度度的變化化，都是是由于物物質的相相對運動動引起的的一種觀觀測效應應，它與與所選取取的參考考系有關關，物質質本身的的結構并并沒有變變化．(2)兩個事件件的時間間間隔和和物體的的長度，，必須與與所選取取的參考考系相聯(lián)聯(lián)系，如如果在沒沒有選取取參考系系的情況況下討論論時間的的長短及及空間的的尺寸，，是沒有有任何意意義的．．特別提醒醒:以上結論論是狹義義相對論論的必然然結論,而狹義相相對論的的正確性性已被實實驗證實實,所以以上上結論是是高速世世界中必必然發(fā)生生的現(xiàn)象象,是客觀存存在的事事實,絕不是人人的主觀觀臆造,之所以人人們平常常觀察不不到這些些現(xiàn)象,是因為我我們生活活在低速速運動的的世界里里．即時應用用(即時突破破，小試試牛刀)2．下列對對時空觀觀的認識識，正確確的是()A．以牛頓頓力學為為基礎的的經(jīng)典時時空觀，，是完全全錯誤的的，無任任何實用用價值B．選擇不不同參考考系，光光速大小小是不同同的C．假若將將一走時時準確的的時鐘，，放在噴噴氣式飛飛機上做做環(huán)球飛飛行，一一段時間間后，該該時鐘的的讀數(shù)將將小于地地面上的的基準鐘鐘的讀數(shù)數(shù)D．一把尺尺子的長長度無論論你如何何測量，，其結果果都是不不變的解析：選C.在物體低低速運動動時和在在宏觀世世界里，，牛頓運運動定律律是適用用的，A錯誤；根根據(jù)狹義義相對論論結論可可知C正確，B、D錯誤．故故本題應應選C.課堂互動講練類型一光速不變原理設某人在在速度為為0.5c的飛船上上打開一一個光源源,則下列說說法正確確的是()A.飛船正前前方地面面上的觀觀察者看看到這一一光速為為1.5cB.飛船正后后方地面面上的觀觀察者看看到這一一光速為為0.5cC.在垂直飛飛船前進進方向地地面上的的觀察者者看到這這一光速速是cD.在地面上上任何地地方的觀觀察者看看到的光光速都是是c例1【精講精析析】根據(jù)狹義義相對論論的“光速不變變原理”可知,真空中的的光速在在不同的的慣性系系中都是是相同的的,所以真空空中的光光速相對對于火箭箭的速度度為c，相對于于地面的的速度也也為c.【答案】CD【易誤警示示】本題易誤誤選A、B.是因為按按經(jīng)典力力學的相相對性原原理可以以得出A、B正確,而這一結結論是錯錯誤的,與狹義相相對論中中的光速速不變原原理相矛矛盾.例2(2011年高考江江蘇單科科卷)如圖15－1－1所示,沿平直鐵鐵路線有有間距相相等的三三座鐵塔塔A、B和C.假想有一一列車沿沿AC方向以接接近光速速行駛,當鐵塔B發(fā)出一個個閃光,列車上的的觀測者者測得A、C兩鐵塔被被照亮的的順序是是()類型二同時的相對性圖15－1－1A．同時被被照亮B．A先被照亮亮C．C先被照亮亮D．無法判斷斷【答案】C人馬星座α星是離太陽陽系最近的的恒星,它距地球4.3×1016m,設有一宇宙宙飛船往返返于地球與與人馬星座座α星之間,設宇宙飛船船的速度為為0.999c,按地球上的的時鐘計算算,往返一次需需多長時間間?若以飛船上上的時鐘計計算,往返一次的的時間又為為多少?(取1位有效數(shù)字字)類型三時間間隔的相對性例3【【方法總結】狹義相對論的幾個結論是這一章的重要內(nèi)容，在對這些結論或公式用