6.1牛顿力学中运动的相对性.3狭义相对论的两个基本假设时间、长度的相对性 学案2020年教科

1、6.1 顿力学中运动的相对性-6.3 狭相对论 的两个基本假设时间、长度的相对性 学案 （2020 年教科版高中物理选修 3-41 牛顿力学中运动的相对性牛顿力学中运动的相对性 义相 对论的两个基本假设狭义相对论的两个基本假设 3 间时间.长 度的相对性长度的相对性学科素养与目标要求物理观念1. 解牛顿力学中运动的相对 .2.解伽利略相对性原 了解狭义相对论的两个基本假设.了解狭义相对论的几个主要结 论了解经典时空观与相对论时空观的重要区别.科学思维会应 用相对论的几个主要结论进行简单的计算.学态度与责任体会相 对论的建立对人类认识世界的影响.一牛顿力学中运动的相对性1.伽利略相对性原理在任何

2、惯性参考系中，力学的规律都是 一样的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 的，是绝对的，时间和空间是相互独立.不相关的.3.伽利略速度变换若车厢相对地面以速率 u 向前行驶，车厢 内人相对车厢以速率 v 前跑，则人对地面的速率为 ；若人向 后跑，相对地面的速率为 二狭义相对论的两个基本假设第 1 页 共 8 页1.爱因斯坦相对性原理对不同的惯性系，物理规律包括力学 的和电磁的都是一样的.2.光速不变原理光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得 的数值都是相同的.三时间长度的相对性1.同时的相对性在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个 事件，在另一个惯性系中观察时 1 典的时空观

3、认为一定填“一 定”或“不一定”是同时发生的.2 义相对论的时空观认为不一 定填“一定”或“不一定”是同时发生的2.时间间隔的相对性 典的时空观某两个事件，在不同的 惯性系中观察，它们的时间间隔总是相同的2 义相对论认为 “动钟变慢”时间间隔的相对性公式 01u2c2，也就是说，在相对 运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这叫做 狭义相对论中的时间膨胀.3.长度的相对性动棒缩短效应 典的时空观一条杆的长度 不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同2 义相对论认为 “动棒缩短”狭义相对论中的长度公式 ll01u2c2，但垂直于杆的 运动方向上，杆的长度不变.4.相对论时空观时间和空间

4、的量度与物体的运动有关，是相 对的判断下列说法的正误.1 根杆的长度不会因为观察者是否与 杆做相对运动而不同，这是经典物理学的观点2 根杆的长度静 止时为 ，不管杆如何运动，杆的长度均小于 “动钟变慢”第 2 页 共 8 页是时钟的精度因运动而发生了变化.4 高速运动的飞船中的宇航员 发现地面的时钟变慢了.一伽利略相对性原理与狭义相对论1.如图所示，小球相对于参考系 O 以速度 v0 右抛出，人相 对于参考系 止，当参考系 别相对于参考系 止.速度 v 向右运动和以速度 v 左运动时，人观察到小球的速度分别为多 大答案分别为 2.如图所示，光源相对于参考系 O 静止，人相对于参考系 静止，当参

5、考系 O 别相对于参考系 止.速度 v 向右运动和 以速度 左运动时，人观察到的光源发出光的传播速度分别为 多大答案人观察到的光速都是 c1.惯性系与非惯性系的确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的物体都是惯性系，相对于地面做变 速运动的物体都是非惯性系.2.光的传播速度与惯性系的选取无关任何情况下，真空中 的光速都是 例 1 关于狭义相对论，下列说法不正确的是A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都 是相同的B.狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等 于 c，与光源的运动无关C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系第 3 页 共 8 页D.狭义相

6、对论任何情况下都适用答案 D 解析根据狭义相对论 的基本假设可知，选项A.B 正确；狭义相对论只涉及惯性参考系，不涉及非惯性参考 系，选项 误， 正确针对训练 攀枝花市高二检测关于爱因 斯坦认为的空间和时间关系，下列说法中正确的是A.时间和空间是分离的，即绝对时间和绝对空间B.时间和空间与物体的运动无关C.时间和空间在本质上是统一的D.时间是相对的，空间是绝对的答案 C 解析爱因斯坦认为时 间和空间在本质上是统一的，时间和空间不是分离的，它们都是 相对的，故 正确.二时间和空间的相对性如图所示，一列车以速度 过站 台，站台中部的观察者 C 到列车车头正好到达站台最右端的 人时，车尾正好到达站台

7、最左端的 B 1 此时站台上的观察者 C 看到A.B 两人同时面向列车举起手中的小红旗，那么站在列车中点 的观察者 到A.B 两人是同时举旗的吗如果不是同时举旗，他会看到哪个人 先举旗 台上的观察者 到列车长度刚好和站台长度相同， 列车上的观察者 C 为列车长度和站台长度相同吗如果不相同， 他认为列车长还是站台长 3 定列车上的观察者 起小红旗向 站台上的第 4 页 共 8 页A.B 两人挥动致意，他认为自己从举起小红旗到放下小红旗的 时间为 t，站台上的观察者 C 察到他举旗的时间也为 t 如果不 是 t，他认为这个时间比 t 还是短答案 1 是同时举旗，他看到 A 人先举旗 车长度和站台长

8、度不相同，他认为列车长 3 不是 t他认为这个时间比 t 1.“动钟变慢”时间间隔的相对性公式 中， 相对 事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间 隔，而是相对于事件发生地以速度 u 速运动的观察者测量同一 地点的同样两个事件发生的时间间隔2.“动尺变短”狭义相对论中的长度公式 中，l0 是 相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而 l 杆沿自己的长度 方向以速度 速运动时，静止的观察者测量的长度.3.分析时间间隔和长度变化时应注意的问题 1 时间间隔度 的变化，都是由于物质的相对运动引起的一种观测效应，它与所 选取的参考系有关，物质本身的结构并没有变化2 个事件的时 间间隔和

9、物体的长度，必须与所选取的参考系相联系，在没有选 取参考系的情况下讨论时间的长短及空间的尺寸，是没有任何意 义的例 选 xx 江苏单科接近光速飞行的飞船和地球上各有一 只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下 列说法正确的有A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢第 5 页 共 8 页C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢答案 解析由狭义相对 论“动钟变慢”原理可知，飞船上的人认为地球上的钟是运动 的，而飞船上的钟是静止的，所以飞船上的人观测到飞船上的钟 较快，地球上的钟较慢，A 确， 误；地球上的人认为地球上 的钟是静

10、止的，而飞船上的钟是运动的，所以地球上的人认为飞 船上的钟较慢，地球上的钟较快，C 确， 误.例 3 地面上长 100km 的铁路上空有一火箭沿铁路方向以 的速度掠过，则 火箭上的人看到铁路的长度应该为多少如果火箭的速度达到 0.6c，则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少答案 解析当火箭速度较低时，长度基本不变，还是 100km.当火箭的速 度达到 时，由相对论长度公式 ll01u2c2，代入相应的数据解 得 10.62km80km.学科素养例2.例 查了学生对时间和空间的相对性的了解程度，体现 了“物理观念”的学科素养又通过题目中的相对论效应，让学生 体会到相对论的建立对人类认识世界的影响，

11、体现了“科学态度 与责任”的学科素养.1.伽利略相对性原理以下说法中正确的是A.经典物理中的速度合成公式在任何情况下都是适用的B.经典物理规律也适用于高速运动的物体第 6 页 共 8 页C.力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中 是不等价的D.力学规律在任何惯性系里都是等价的答案 D 解析在所有惯 性系中，一切力学规律都是等价的，故 D 确， 误；经典物理 规律是狭义相对论在低速状态下的一个近似，所以经典物理规律 只适用于低速运动的物体，而经典物理中的速度合成公式也只适 用于低速情况，故A.B 均错误.2.狭义相对论多选下面说法正确的是A.在以 竖直方向升空的火箭上向前发出的光，对

12、地速 度一定比 B.在以 竖直方向升空的火箭上向后发出的光，对地速 度一定比 C.在以 竖直方向升空的火箭上沿水平方向发出的光对 地速度为 D.在以 竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对 地速度都为 案 解析根据狭义相对论的基本假设光速不变原 理可知真空中的光速相对于火箭的速度为 c，相对于地面的速度也 为 c，即对不同的惯性参考系光速是相同的，因此C.D 正确，A.B 错误.第 7 页 共 8 页3.空间的相对性惯性系 有一边长为 正方形如图 1 所 示从相对 沿 x 轴方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得此 正方形的图形是图 1 案 C 析从相对 沿 x 方向以接近光 速匀速飞行的飞行器上观察 S 中的正方形，根据相对论效应可 知，沿 方向正方形的边长缩短，而沿 y 方向正方形边长没 有改变，则其形状变成长方形，故 C 确，A.B.D 错误.4.时间的相对性如图 示，A.