高考物理 主题三 牛顿力学的局限性与相对论初步 第五章 经典力学的成就与局限性 3.5.2 相对论时空观 3.5.3 宇宙的起源与演化学案 教科版-教科版高三全册物理学案

3.5.2 相对论时空观3.5.3 宇宙的起源与演化学习目标核心凝炼1.了解经典的相对性原理。2 个基本假设——狭义相对性原理、光速不变原理3 个相对性——“同时”的相对性、长度的相对性、时间间隔的相对性2.知道狭义相对论的两个基本假设。3.理解“同时”的相对性和长度的相对性。4.了解宇宙的起源与演化。一、经典的相对性原理1.惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系。相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。2.伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。二、狭义相对论的两个基本假设1.狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。2.光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。三、时间和空间的相对性1.“同时”的相对性(1)经典物理学认为：如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的。(2)狭义相对论的时空观认为：同时是相对的，即在同一个参考系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个参考系中不一定是同时的。2.长度的相对性(1)经典的时空观：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)相对论的时空观：“长度”也具有相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。与杆相对静止的人认为杆长为 l0，与杆相对运动的人认为杆长是 l，那么两者之间的关系是 l＝l0，即运动长度会收缩。3.时间间隔的相对性(1)经典物理学认为：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)相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是不同的。设 τ0表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的两事件的时间间隔，τ 表示相对事件发生地以速度 v 高速运动的参考系中观测的同样两事件的时间间隔，则它们的关系是 τ＝，即运动时钟会变慢。4.相对论时空观(1)经典时空观：空间和时间是脱离物质存在的，是绝对的，空间和时间之间也是没有联系的。(2)相对论时空观：空间和时间与物质的运动状态有关。[理解概念]判断下列说法是否正确。(1)一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点。(√)(2)一根杆的长度静止时为 l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于 l0。(×)(3)“动钟变慢”是时钟的精度因运动而发生了变化。(×)(4)长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对运动状态的改变而改变。(√)(5)高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了...