教科版必修3 - 46章节时间长度相对性课件无忧

第3节时间、长度的相对性第4节相对论的速度变换公式质能关系学习目标：1.知道狭义相对论时间、长度的相对性并会进行适当计算．2．知道相对论速度变换公式，相对论质量和质能方程．重点难点：时间、长度的相对性、速度变换公式、质能方程．课标定位

第3节~第4节核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练课前自主学案课标定位课前自主学案一、时间、长度的相对性1．同时的相对性相对论的时空观认为，“同时”具有_____性，即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不一定是同时的．2．运动时钟的变慢在一个相对于我们做__________的参考系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间____．相对高速运动长3．长度的相对性相对论的时空观：“长度”也具有_____性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比_____时的长度小．设相对于杆静止的观察者认为杆的长度为l0，与杆有相对运动的人认为杆的长度为l，杆相对于观察者的速度为u，则l、l0、u的关系是：l＝

____________.4．相对论时空观空间和时间与物质的__________有关．相对静止运动状态增大大于mc2核心要点突破一、对狭义相对论几个主要结论的理解1．几个主要结论在相对事件发生地或物体静止的参考系中观察在相对事件发生地或物体运动的参考系中观察同时的相对性事件同时但不同地点发生事件不同时发生时间间隔的相对性两个事件发生的时间间隔为Δτ两事件发生的时间间隔变大，长度的相对性杆的长度为l0若参考系沿杆的方向运动，观察到的杆的长度减小，l＝l02.几个结论的理解要点(1)时间间隔、长度的变化，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)两个事件的时间间隔和物体的长度，必须与所选取的参考系相联系，如果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．即时应用

(即时突破，小试牛刀)1.地面上A、B两个事件同时发生．如图6－3－1所示，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点A、B连线飞行的人来说，哪个事件先发生？图6－3－1解析：以地面为参考系，A、B两个事件同时发生，即如果在A、B连线中点C放一时钟，将同时接收到来自A、B的信号．设想该时钟以与火箭相同的速度飞行，则先接收到来自B的信号，后接收到来自A的信号，即以火箭(或火箭上的人)为参考系，B事件先发生．答案：B事件先发生2．根据此式若u′＝c，则u＝c，那么c在惯性系中都是相同的．3．如果u′与v的方向不在一条直线上，(相互垂直或成其他角度)时，情况比较复杂，上式不适用．即时应用

(即时突破，小试牛刀)2.地球上一观察者，看见一飞船A以速度2.5×108m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2.0×108m/s跟随A飞行．求：(1)A上的乘客看到B的速度是多少？(2)B上的乘客看到A的速度是多少？解析：(1)A上的乘客看到地面的速度为u′＝－2.5×108m/s，B相对于地面的速度为v＝2.0×108m/s，答案：都是1.125×108m/s(3)微观粒子的速度很高，因此粒子运动的质量明显大于静质量．例如：回旋加速器中被加速的粒子的质量会随粒子的加速明显增加．导致粒子圆周运动的周期变大．它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步．回旋加速器加速粒子的最大能量因此受到了限制．2．对质能方程的理解质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量的关系：一定的质量总是和一定的能量相对应．即时应用

(即时突破，小试牛刀)3.一观察者测出电子质量为2m0，求电子速率是多少？(m0为电子静止时的质量)答案：0.866c课堂互动讲练长度的相对性问题

例1

如图6－3－2所示，假设一根10m长的梭镖以光速穿过一根10m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下叙述中哪项最好的描述了梭镖穿过管子的情况(

)

图6－3－2A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D．所有这些都与观察者的运动情况有关【精讲精析】如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部．然而当你和梭镖相对静止时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．故选D.【答案】

D【方法总结】

(1)相对论中的长度是相对的，在不同惯性系中观察结果是不同的，解题时必须明确所取长度是相对哪一个参考系而言，即在哪一个参考系中测量或观察的结果．(2)平时我们观察不到这种长度收缩，是由于我们生活在比光速低的多的低速世界中．时间的相对性问题例2π＋介子是一种不稳定粒子，平均寿命是2.6×10－8s(在以自己为参考系中测得)．(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室参考系中测量的π＋介子寿命多长？(2)π＋介子在衰变前运动了多长距离？【答案】

(1)4.3×10