1时间和空间的相对性学案

第十五章相对论简介§时间和空间的相对性学案一．学习目标（1）同时的相对性（2）运动长度的收缩（3）时间间隔的相对（4）了解时空相对性的验证（5）了解相对论时空观与经典物理时空观的主要区别二．重点难点1.重点：狭义相对论关于时空相对性的主要结论2.难点：从“同时”的相对性得出运动长度和时间间隔的相对性三．学法指导本节课通过实例了解时间和空间的相对性，体会相对论时空观与低速世界的差异，知道狭义相对论关于时空相对性的主要结论，了解经典时空观与相对论时空观的主要区别，体会相对论时空观的建立对人类认识世界的影响。理解同时相对性的推演过程，理解从“同时相对性”出发得出“运动长度和时间间隔的相对性”的过程，体会相对论崭新的时空观，体会相对论的建立对人类认识世界的影响。首先把本节课的内容认真的看一遍，看好以后可以查阅一下资料，最后完成本学案。四．自主学习一、“同时”的相对性1、对于运动的火车上同时发生的两个事件，对于地面就同时的。2、地面上同时发生的两个事件，对于运动的火车也同时的。二、长度的相对性一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小三、时间间隔的相对性四、时间和空间的相对性验证根据相对论，时间在运动中会进行的比较，也就是说，在空间中高速移动的时钟，比固定于地面上的时钟走得．早在1941年，科学家通过对宇宙线的观测证实了相对论的结论，美国科学家罗西和霍尔在不同高度统计了宇宙线中μ子的数量，结果与相对论预言完全一致．1971年，科学家将铯原子钟放在喷气式飞机中作环球飞行，然后与地面的基准钟对照．实验结果与符合的很好．这是相对论的第一次宏观验证．五、相对论的时空观牛顿物理学的绝对时空观：。而相对论认为：有物质才有，与物体的运动状态有关。人类对于空间、时间更进一步的认识而形成的新的时空观，是建立在新的实验事实和相关结论与传统观念不一致的矛盾基础上，不断发展、不断完善起来的。五．典型例题例1．飞船A中宇航员观察到飞船B正以0.4c的速度尾随而来．已知地面测得飞船A的速度为0.5求：(1)地面测得飞船B的速度；(2)飞船B中测得飞船A的速度．解析：(1)设地面为S系，飞船A为S′系．则已知量为u＝0.5cv′x＝0.4c，求vxvx＝eq\f(v′x＋u,1＋\f(u,c2)v′x)＝eq\f＋,1＋\f,c2)×＝0.75c.即以地面参考系测得飞船B的速度为0.75c(2)设地面为参照系S，飞船B为S′系，则已知量为：u＝0.75c，vx＝0.5c.需要求解的是v′根据速度变换公式可得v′x＝eq\f(vx－u,1－\f(u,c2)vx)＝eq\f－,1－\f,c2)×＝－0.4c.即飞船B测得飞船A的速度为－0.4c由解题过程可以看出：若求在B中测得的飞船A的速度，就必须先求出在地面测得的飞船B的速度．答案：(1)0.75c(2)六．课堂练习1．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c．强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为________．(A．0.4cB．C．0.9c D．2．(1)(同时的相对性)一列火车以速度v匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢顶上的人看见的情况是什么呢？(2)(长度的相对性)一张宣传画是边长为5m的正方形，一高速列车以2×108m(3)(时间间隔的相对性)远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，测得它辐射出来的闪光按5参考答案1、解析：根据爱因斯坦狭义相对论，在任何参考系中光速不变，可知D正确．答案：D2、解析：(1)车头的灯先亮．(2)l＝l′eq\r(1－(\f(v,c))2)＝5×eq\r(1－(\f(2×18,3×108))2)m＝3.7m，在垂直运动方向没有相对性，所以看到的是一张×5m2的宣传画．(3)因为Δt＝eq\f(Δt′,\r(1－(\f(v,c)