《时间和空间的相对性学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《时间和空间的相对性学案（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、时间和空间的相对性学案时间和空间的相对性学案人教版物理选修 3-4 学案：1、2 时间和空间的相对性编写人：曹树春 审核:高二物理组寄语：长度的变短是相对的！学习目标：（1）同时的相对性 （2）运动长度的收缩（3）时间间隔的相对学习重点 难点：从“同时”的相对性得出运动长度和时间间隔的相对性导读：在经典物理家的头脑中，如果两个事在一个参考系中看是同时的，在另一个参考系中看也一定是同时的，但是如果接受爱因斯坦的两个假设，我们会得出“同时是相对的”这样一个结论学习过程：B 一、 “同时”的相对性下面我们通过一个实例分析，看看经典物理和相对论对同时的理解有何不同。车厢长为 L，正以速度 v 匀速向右
2、运动，车厢底面光滑，现有两只完全相同的小球，从车厢中点以相同的速率 v0 分别向前后匀速运动， （相对于车厢） ，问（1）在车厢内的观察者看，小球是否同时到达两壁？ 分析：在车上的观察者看，A 球经时间 tA= = B 球经时间 tB= = 因此两球 到达前后壁。在经典物理学家看，同时发生的两事在任何参照系中观察，结果都是同时的，两球也应同时到达前后壁这是我们在日常生活中得到的结论。如果把上述事换成两列光的传播，情况如何呢？在车上的观察者看，闪光同时到达前后壁，在地上的观察者看，闪光先到达后壁这是为什么呢？根据爱因斯坦相对性原理，在不同参考系中一切物理规律都是相同的，这里匀速运动规律也一样，据
3、 s=t 得 t= ，车上观察者看 s 相同，也一样，所以 t 相同，而对地面的观察者，光向后位移 s 小（参见本图 12-1） ，而光速仍然不变，所以向后运动光需要较短时间到达后壁。分析得不错，由此看，根据爱因斯坦相对性原理和光速不变原理，我们自然会得出“同时是 的”这样一个原理，也就是说，在一个参考系中看“同时”的，在另一个参考系中却可能“不同时”。那么为什么我们平时不能观察这种现象呢？B2长度的相对性请大家看本图 123，地面上的人看到杆的、N 两端发出的光同时到达他的眼睛，他读出 N、的坐标之差为 l，即地上的观察者测到的杆长。请大家考虑车上的观察者是同时看到 N、两端的闪光吗？不是同
4、时看到，他看到 N 端先发出光，而端后发出光。原因：他认为地上的人观测的长度就是投影图中的 N、间距，地上观察者读短了。因此车上观察者测量的长度 l0 比地上观察者测量的长度 l 长，即 ll0。正是因为同时的相对性导致了长度的相对性。严格的数学推导告诉我们 l和 l 之间有如下关系：l=由式可见总有 ll0。一个杆，当它沿自身方向相对于测量者运动时，测量者的测量结果如何？若杆沿着垂直自身方向相对测量者运动呢？如果一个人在地上量好一根静止杆的长度是 l0，他将这根杆带到以 0 速度运动的飞船上，坐在飞船上测量这根杆的长度又是多少？应该是 l0，可以从公式 l=l0 求出。这个结论对吗？为什么？
5、B3时间间隔的相对性（此部分内容请重点看本 101 页）根据公式 ，通过一定的数学推导可以得出：t= 式中 是与滴管相对静止的观察者测得的两次滴下墨水的时间间隔，习惯上用希腊字母 表示。于是上式写成t=从上式可以发现哪一位观察者感觉时间长？上式具有普遍意义。下面请大家计算一个问题。B 一对孪生兄弟，出生后甲乘高速飞船去旅行，测量出自己飞行30 年回到地面上，乙在地面上生活，问甲回时 30 岁，乙这时是多少岁？（已知飞船速度 v= ）A4时空相对性的验证（1）1941 年美国科学家 和 研究了在不同高度统计了宇宙线中 子的数量，结果与相对论的预言完全一致。（2）宏观的证据是 年的铯原子钟的环球飞行，实验结果与理论符合得很好。A相对论的时空观（1）经典物理学家认为时间和空间是 而存在的，是 的，时间与空间之间 联系。相对论则认为时间与空间之间与 有关，是 的。（2）相对论更具有 性，经典物理学可作为相对论在 时的特例，但它在自己的适用范围内还将继续发挥作用。反思小结：1、2 时间和空间的相对性检测卡一、 “同时”的相对性1、对于运动的火车上同时发生的两个事，对于 就不是同时的 2、地面上同时发生的两个事，对于运动的 也 不是同时的二、长度的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 相对论长度收缩公式：l=三、时间间隔的相对性t=四、本问题与练习B1、
