第1节初识相对论第2节相对论中的神奇时空第3节探索宇宙的奥秘【学习素养·明目标】物理观念：1.能初步了解相对论时空观的内涵，初步了解宇宙起源与演化的研究进展.2.能运用与相对论相关的初步知识解释高速世界的一些特点.3.尝试建立初步的相对论时空观．科学思维：1.知道研究高速世界需要建构物理模型.2.知道科学推理与大胆想象的重要性.3.能用与狭义相对论相关的证据尝试说明高速世界的一些特点．一、初识相对论1．相对性原理所有物理规律在一切惯性参照系中都具有相同的形式．2．光速不变原理在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c都一样(c＝3×108m/s)．二、相对论中的神奇时空观1．时间延缓效应(1)在相对论时空观中，运动的时钟比静止的时钟走得慢．(2)关系式为τ＝，τ0为运动时间，τ为静止时间．2．长度收缩效应(1)在相对于物体运动着的惯性系中沿运动方向测出的物体长度，比在相对静止的惯性系中测出的长度变小．(2)关系式：l＝l0.3．质能关系(1)按照相对论及基本力学定律可推出质量和能量有如下关系：E＝mc2，这就是著名的爱因斯坦质能方程．(2)质量和能量是物质不可分离的属性，当物质的质量减少或增加时，必然伴随着能量的减少或增加，其关系为ΔE＝Δmc2.4．奇妙的时空弯曲爱因斯坦的广义相对论认为：由于物质的存在，空间和时间会发生弯曲，天体之间的引力作用是时空弯曲的结果．三、探索宇宙的奥秘1．宇宙的起源“大爆炸”宇宙模型认为：宇宙从一个温度无限高，物质密度无限大的“奇点”爆炸而成．大爆炸宇宙模型不仅能解释宇宙光谱的红移现象，而且预言在大爆炸的背景下产生的微波辐射至今存在于宇宙空间中．2．宇宙的演化通过观测和理论分析，科学家推测宇宙的大部分都是由暗物质和暗能量组成的．3．永不停息的探索宇宙茫茫无际，人类的探索也不会停止，为了摆脱大气层的影响，人们先后发射了许多人造卫星及宇宙飞行器，用于天文观测.2016年，我国落成启用的世界上最大单口径、最灵敏、具有我国自主知识产权的射电望远镜，是人类探索宇宙深处奥秘的神奇“眼睛”——中国天眼．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)经典物理学认为，时间和空间与物质及其运动无关，并且时间和空间是完全独立的(√)(2)在不同的惯性系中，在不同的方向上，光的传播速度大小是不同的．(×)(3)在高速世界中，运动的时钟会变慢，而在低速世界中这种效应可以忽略．(√)(4)大爆炸宇宙模型认为宇宙起源于一个“奇点”．(√)(5)科学家还没有证据证明黑洞的存在．(×)2．(多选)关于狭义相对论的两个假设，下列说法正确的是()A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B．在不同的惯性参考系中，力学规律都一样，电磁规律不一样C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的D．真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的AC[狭义相对论的基本假设有两个，分别是爱因斯坦相对性原理和光速不变原理．选项A、C正确．]3．(多选)关于大爆炸宇宙模型的下列说法正确的是()A．宇宙起源于一个特殊的点，这个点大爆炸，是空间的开始B．宇宙大爆炸后空间膨胀一定会一直持续下去，永不停止C．宇宙起源的“奇点”温度无限高，密度无限大D．宇宙膨胀到某个极大值后可能会收缩ACD[根据大爆炸宇宙模型，宇宙起源于“奇点”，该“奇点”温度无限高，密度无限大，认为该点拥有无穷的能量，但体积无限小，故C正确．宇宙爆炸后，急剧膨胀，宇宙未来的演化有两种可能，一是持续膨胀，另一种是膨胀到极限后又收缩成一个新的“奇点”，故B错误，D正确．“奇点”爆炸是宇宙的始点，既是时间的起点又是空间的始点，故A正确．]爱因斯坦的狭义相对论几个主要结论相对事件发生地(或物体)静止的参考系中观察相对事件发生地(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Δt′两事件发生的时间间隔变大τ＝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＝l0【例1】一支静止时30m的火箭以3km/s的速度从观察者的身边飞过．(1)观察者测得火箭的长度应为多少？(2)火箭上的人测得火箭的长度应为多...
