高中物理 第15章 第1~2節(jié) 課件 新人教版選修3-4課件

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(xué)案核心要點(diǎn)突破課堂互動講練課標(biāo)定位知能優(yōu)化訓(xùn)練

第二節(jié)時間和空間的相對性課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道經(jīng)典的相對性原理，知道狹義相對論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和它的兩個基本假設(shè)．2．知道狹義相對論的幾個主要結(jié)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(rèn)識世界的影響．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.“同時”的相對性和時空相對性的驗(yàn)證．2．長度的相對性和時間間隔的相對性．課前自主學(xué)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(xué)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(yùn)動定律相同2.在一個慣性參考系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shè)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(yùn)動平權(quán)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(diǎn)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(diǎn)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(yùn)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．相對論時空觀(1)經(jīng)典時空觀:空間和時間是脫離物質(zhì)存在的,是______的,空間和時間之間也是______聯(lián)系的.(2)相對論時空觀:空間和時間與物質(zhì)的_________有關(guān)．絕對沒有運(yùn)動狀態(tài)核心要點(diǎn)突破一、兩種時空觀的主要區(qū)別1．實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)不同我們通過生活經(jīng)驗(yàn),通過對周圍世界的觀察最容易接受的是經(jīng)典時空觀(又叫絕對時空觀),因?yàn)榻?jīng)典時空觀是以v?c的低速運(yùn)動下的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立的,而相對論時空觀建立在光速不變實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,在高速運(yùn)動的情形中,相對論效應(yīng)才會明顯,由于缺少高速運(yùn)動中的生活經(jīng)驗(yàn),初學(xué)者難以接受.2．對時間、空間與物質(zhì)的聯(lián)系性認(rèn)識不同(1)經(jīng)典時空觀認(rèn)為時間均勻流逝，與物質(zhì)無關(guān)；空間是物質(zhì)運(yùn)動的場所，空間本身不受物質(zhì)運(yùn)動狀態(tài)的影響；同時空間與時間也是沒有聯(lián)系的．總之一句話，時間、空間都是絕對的，不同參考系中觀察同一物理過程時間是相同的，觀察同一物體長度是相同的．(2)相對論時空觀認(rèn)為物理過程的快慢與物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)，運(yùn)動物體的長度也跟物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)．換句話說，不同參考系中觀察同一物理過程時間可能不同，觀察同一物體長度可能不同．空間和時間與物質(zhì)的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)．同時，時間和空間也是有聯(lián)系的.3．經(jīng)典時空觀的價值經(jīng)典時空觀建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，它的結(jié)論又受到無數(shù)次實(shí)踐的檢驗(yàn)．雖然相對論時空觀更具有普遍性，但是經(jīng)典時空觀在低速運(yùn)動時所得出的結(jié)論與實(shí)驗(yàn)事實(shí)符合的很好，由于宏觀物體的速度不可能接近光速，所以經(jīng)典時空觀仍有存在的價值．即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀)1.關(guān)于時間和空間,在學(xué)習(xí)狹義相對論后我們應(yīng)認(rèn)識到()A.因?yàn)闀r間是絕對的,所以我們在不同的參考系中觀察到的時間進(jìn)程都是相同的B.空間與時間之間是沒有聯(lián)系的C.有物質(zhì)才有空間和時間D.在一個確定的參考系中觀察,運(yùn)動物體的空間距離和時間進(jìn)程跟物體的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)解析：選CD.經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為空間和時間是脫離物質(zhì)存在的，是絕對的，空間與時間之間也是沒有聯(lián)系的，在相對論力學(xué)中，時間和空間是和物質(zhì)的運(yùn)動相聯(lián)系的．只有在物質(zhì)存在時才有空間和時間的概念，時間和空間是相互聯(lián)系且是相對的．二、對狹義相對論幾個主要結(jié)論的理解1．幾個主要結(jié)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(yùn)動的參考系中觀察同時的相對性事件同時但不同地點(diǎn)發(fā)生事件不同時發(fā)生2.幾個結(jié)論的理解要點(diǎn)(1)時間間隔，長度的變化，都是由于物質(zhì)的相對運(yùn)動引起的一種觀測效應(yīng)，它與所選取的參考系有關(guān)，物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)并沒有變化．(2)兩個事件的時間間隔和物體的長度，必須與所選取的參考系相聯(lián)系，如果在沒有選取參考系的情況下討論時間的長短及空間的尺寸，是沒有任何意義的．特別提醒:以上結(jié)論是狹義相對論的必然結(jié)論,而狹義相對論的正確性已被實(shí)驗(yàn)證實(shí),所以以上結(jié)論是高速世界中必然發(fā)生的現(xiàn)象,是客觀存在的事實(shí),絕不是人的主觀臆造,之所以人們平常觀察不到這些現(xiàn)象,是因?yàn)槲覀兩钤诘退龠\(yùn)動的世界里．即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2．下列對時空觀的認(rèn)識，正確的是()A．以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)典時空觀，是完全錯誤的，無任何實(shí)用價值B．選擇不同參考系，光速大小是不同的C．假若將一走時準(zhǔn)確的時鐘，放在噴氣式飛機(jī)上做環(huán)球飛行，一段時間后，該時鐘的讀數(shù)將小于地面上的基準(zhǔn)鐘的讀數(shù)D．一把尺子的長度無論你如何測量，其結(jié)果都是不變的解析：選C.在物體低速運(yùn)動時和在宏觀世界里，牛頓運(yùn)動定律是適用的，A錯誤；根據(jù)狹義相對論結(jié)論可知C正確，B、D錯誤．故本題應(yīng)選C.課堂互動講練類型一光速不變原理設(shè)某人在速度為0.5c的飛船上打開一個光源,則下列說法正確的是(

)A.飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5cB.飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5cC.在垂直飛船前進(jìn)方向地面上的觀察者看到這一光速是cD.在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c例1【精講精析】根據(jù)狹義相對論的“光速不變原理”可知,真空中的光速在不同的慣性系中都是相同的,所以真空中的光速相對于火箭的速度為c，相對于地面的速度也為c.【答案】CD【易誤警示】本題易誤選A、B.是因?yàn)榘唇?jīng)典力學(xué)的相對性原理可以得出A、B正確,而這一結(jié)論是錯誤的,與狹義相對論中的光速不變原理相矛盾.例2(2011年高考江蘇單科卷)如圖15－1－1所示,沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛,當(dāng)鐵塔B發(fā)出一個閃光,列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的順序是(

)類型二同時的相對性圖15－1－1A．同時被照亮 B．A先被照亮C．C先被照亮 D．無法判斷【答案】

C人馬星座α星是離太陽系最近的恒星,它距地球4.3×1016m,設(shè)有一宇宙飛船往返于地球與人馬星座α星之間,設(shè)宇宙飛船的速度為0.999c,按地球上的時鐘計算,往返一次需多長時間?若以飛船上的時鐘計算,往返一次的時間又為多少?(取1位有效數(shù)字)類型三時間間隔的相對性例3【答案】9年0.4年【方法總結(jié)】狹義相對論的幾個結(jié)論是這一章的重要內(nèi)容，在對這些結(jié)