人教2003课标版选修3-4第十五章第二节时间和空间的相对性辽中第一高级中学关铭在日常生活和生产中，用时钟测量时间，用米尺测量长度，也是司空见惯的事情。无论是运动的描述，还是运动规律的说明，都跟时间和长度的测量有关。对于不同的参考系，长度和时间的测量结果是否是一样的？对上述问题的讨论，物理学经历了一场关于时空观的变革，从牛顿时代的经典力学跨越到爱因斯坦的相对论。爱因斯坦的狭义相对论告诉我们：运动的时钟变慢、运动的尺子在运动的方向上缩短。这到底是为什么？第十五章相对论简介一、”同时“的相对性按照狭义相对论，不仅“同时”是相对的，有时候，甚至事情的先后也都是相对的。AB一节长为10米的列车，A在车后部，B在车前部。当列车以0.6c的高速度通过一个站台的时候,突然站台上的人看到A先向B开枪,过了12.5毫微秒,B又向A发射。因而站台上的人作证：这场枪战是由A挑起的。但是，车上的乘客却提供相反的情况，他们说，是B先开枪，过了10毫微秒，A才动手。事件是由B发动的。二、长度的相对性v车上的人看到的车厢的长度：车外的人看到的车厢的长度：0ll201cvll注意：长度缩短效应只发生在相对运动的方向上。如上例中的X轴方向上，在Y轴方向上无长度缩短效应。动尺变短（空间收缩效应）S′O′X′Y′ABOSXYu1x●l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。斐克小伙剑术精，出刺迅捷如流星，由于空间收缩性，长剑变成小铁钉.伽莫夫的著名科普读物《物理世界的奇遇》：该城市里的光速异乎寻常地小，当他骑自行车高速行驶时，发现周围的一切如图中一样的变扁了。三、时间间隔的相对性a图以车上的人作为参考系AB推导过程hh△t＇=2h/cb图以站台上的人作为参考系ADA′C推导过程ACA＇=c△t由a图得出△t＇=2h/c由b图得出ACA＇=c△t以上面两式消去h可得：因为v△t＇2)(1cvtt上面的推导公式表明在地面上观测，火车上的时间进程变慢了，车上的一切物理过程、化学过程和生命过程都变慢了：时钟走得慢了，人的心脏跳动、呼吸、消化、思维活动和一切生理过程都变慢了……这就是时间间隔的相对性，也称为“时间膨胀”或“钟慢效应”。2)(1cvtt我们设想甲、乙是一对孪生弟兄。他们计划做一次高速飞船旅行，来检验一下狭义相对论。甲留在发射基地，乙周游天外。当飞船再度回到基地时，是甲比乙年轻，还是乙比甲年轻？甲乙这里有两种答案：（1）甲看乙船上的钟变慢了，所以，甲说乙应该比他更年轻一些。（2）乙也看到基地的钟变慢了，所以乙说甲应该比他更年轻些。这是个有名的疑难，叫“双生子佯谬”。甲乙一、“同时”是相对的二、长度的相对性三、时间间隔的相对性201cvtt201cvll1、一张正方形的宣传画，正贴在铁路旁的墙上，一高速列车驶过时，在车上的司机看到这张宣传画画成了什么样子？解析：取列车为惯性系，宣传画相对于列车高速运动，根据尺缩效应，宣传画在运动方向上将变窄，但在垂直运动方向上没有发生变化。答案：宣传画变成了长方形，此画的高度不变，宽度变窄了。2如图所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A、B、C三个时钟，下列说法正确的是()A．A时钟走得最慢，B时钟走得最快B．A时钟走得最慢，C时钟走得最快C．C时钟走得最慢，A时钟走得最快D．B时钟走得最慢，A时钟走得最快C3、以8km/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了1min，地面上的人认为它走过这1min“实际”上花了多少时间？解：卫星上观测到的时间为△t＇＝1min，卫星运动的速度为v＝8×103m/s，所以地面上的观测到的时间为
