高中物理 第十五章 相对论简介 第1节、第2节 相对论的诞生 时间和空间的相对性学案 新人教版选修3-4-新人教版高中选修3-4物理学案VIP免费

第1节相对论的诞生第2节时间和空间的相对性1．知道经典的相对性原理，知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设。2．知道狭义相对论的几个主要结论，“同时”的相对性、长度的相对性、时间间隔的相对性。3．了解时空相对性的验证，了解经典时空观与相对论时空观的主要区别，体会相对论的建立对人类认识世界的影响。一、相对论的诞生1．经典的相对性原理(1)惯性系：□牛顿运动定律成立的参考系。相对于一个惯性系做□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。2．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。二、时间和空间的相对性1．“同时”的相对性(1)经典的时空观：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也是□同时的。(2)相对论的时空观：“同时”具有相对性，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．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，其长度总比杆静止时的长度□小。设与杆相对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，则两者之间的关系是：l＝□l0。3．时间间隔的相对性(1)经典的时空观：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Δτ表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的时间间隔，Δt表示相对事件发生地以v高速运动的参考系中观察同样两事件的时间间隔，则它们的关系是：Δt＝□。4．相对论的时空观(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。判一判(1)静止或匀速直线运动的参考系是惯性系。()(2)由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研究力学问题时可以选择任何惯性系。()(3)在不同的惯性系中，光速是不相同的。()(4)在一个惯性系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对另一个惯性系做匀速直线运动。()提示：(1)×(2)√(3)×(4)√想一想(1)如何判断一个参考系是惯性参考系还是非惯性参考系？提示：可以做力学实验，通过牛顿运动定律判断所选参考系是否是惯性参考系。(2)运动的时钟变慢是不是因为时钟的构造因运动而发生了改变？提示：运动的时钟变慢是在两个不同的惯性系中进行时间比较的一种效应，并非钟的结构因运动发生了改变。课堂任务相对论的诞生1．经典的相对性原理(1)惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系，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)相对性原理的三种表述①表述一：力学规律在任何惯性系中都是相同的。②表述二：在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动。③表述三：任何惯性参考系都是平权的。2．相对性原理与电磁规律在经典力学中如果某一惯性系相对另一惯性系的速度为v，在此惯性系中有一物体速度为光速c，那么，此物体相对另一惯性系的速度是c＋v吗？根据伽利略相对性原理答案是肯定的，但是这种答案被迈克耳孙—莫雷实验否定了。迈克耳孙—莫雷实验证明了光速是不变的。这和传统的速度合成法则是矛盾的。3．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相同。4．两个相对性原理的区别对于伽利略相对性原理来说，参考系中的坐标单位与参考系的运动无关；参考系中的时间与参考系的运动无关。其速度合成规律应满足v＝v′＋u。v′是A惯性系相对另一个B惯性系的速度，u是物体相对A惯性系的速度，那么，物体相对另一个B惯性系的速度为v＝v′＋u。以此类推，若u是光速c，...