新課標人教版本3-4選修三15.2（時間和空間的相對性）教案1

1、§15.2 時間和空間的相對性學(xué)習(xí)目標：（1） 知道狹義相對論關(guān)于時空相對性的主要結(jié)論；（2） 了解經(jīng)典時空觀與相對論時空觀的主要區(qū)別，體會相對論時空觀的建立對人類認識世界的影響。（3） 通過實例，了解時間和空間的相對性，體會相對論時空觀與低速世界的差異。學(xué)習(xí)過程：、【溫故知新】上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了狹義相對論的兩個假設(shè)。請同學(xué)們回憶一下這兩個假設(shè)的內(nèi)容：1、 “同時”的相對性1. 在物理學(xué)中，什么叫“事件”？在數(shù)學(xué)上，一個事件可以如何表示？2.實例分析：車廂長為L，正以速度v勻速向右運動，車廂底面光滑，現(xiàn)有兩只完全相同的小球，從車廂中點以相同的速率v0分別向前后勻速運動，（相對于車廂）

2、，問（1）在車廂內(nèi)的觀察者看來，小球是否同時到達兩壁？（2）在地上的觀察者看來兩球是否同時到達兩壁？分析：在車上的觀察者看來，A球經(jīng)時間tA= ； B球經(jīng)時間tB= ；因此兩球同時到達前后壁。在經(jīng)典物理學(xué)家看來，同時發(fā)生的兩件事在任何參照系中觀察，結(jié)果都是同時的，兩球也應(yīng)同時到達前后壁.這是我們在日常生活中得到的結(jié)論。如果把上述事件換成兩列光的傳播，情況如何呢？ 結(jié)論： 車廂上的人和地面上的人看到車廂中間燈光到達前后車廂的先后是不一樣的 車上的觀察者認為光 到達車廂的前后兩壁； 站臺上的觀察者認為光先到車廂 壁后到 壁；思考與討論：見教材P99，運動的火車L里，觀察者認為，沿著運動方向位置靠前

3、一些的事件A先發(fā)生，還是靠后一些的事件B先發(fā)生？規(guī)律小結(jié)： 1、 對于運動的火車上同時發(fā)生的兩個事件，對于地面就不是同時的；（關(guān)鍵：在各個參考系中光速都為c）2、 地面上同時發(fā)生的兩個事件，對于運動的火車也不是同時的； 3、觀察者站在發(fā)生事件的兩地之間，迎面而來的事件 發(fā)生；背離而馳的事件 發(fā)生。針對訓(xùn)練1、地面上的人認為A、B兩個事件同時發(fā)生。對于坐在火箭中沿兩個事件發(fā)生地點連線飛行的人來說（圖15.2-5），哪個事件先發(fā)生？2、 長度的相對性下面我們來討論在不同參考系中測量一個桿的長度結(jié)果會如何。如下圖所示：1、甲圖中是一個刻度尺測出的靜止的桿的長度，大家看是多少？怎么求出的呢？2、乙圖中

4、尺仍然靜止，桿水平向右勻速運動，我們應(yīng)該怎么算桿長？注意：其實這里你是用某時刻N、M坐標差值或另一時刻N、M坐標差值得到的。如果有人用N、M的坐標差值算出桿長是9.7 m-8 m=1.7 m顯然是沒有意義的，它不能代表桿的長度。因此我們要測量這一桿長，就必須“同時”讀出桿兩端坐標才行?，F(xiàn)在的問題是不同參考系中“同時是相對的”。思考與討論：請大家看課本圖15.2-3，一個相對于所選參考系靜止的物體（如桿或者尺子），在這個參考系中的長度可以稱作它的“正確長度”,地面上的人看到桿的M、N兩端發(fā)出的光同時到達他的眼睛，他讀出N、M的坐標之差為l，即地上的觀察者測到的桿長。1、 請大家考慮車上的觀察者是

5、同時看到N、M兩端的閃光嗎？2、 觀察者B認為觀察者A讀哪端早？讀哪端晚？3、 觀察者A認為觀察者B讀哪端早？讀哪端晚？4、 根據(jù)3，火車上的觀察者A認為：地面上觀察者B測得桿長會比自己測得的數(shù)值大些還是小些？5、 結(jié)論：_公式：_3、 時間間隔的相對性根據(jù)公式，兩邊同時除以光速c，再通過洛侖茲變換可以得出：t=，式中是 的時間間隔，習(xí)慣上用希臘字母表示。于是上式寫成t= 結(jié)論：由于<t，說明運動的時鐘所描述的物理過程變 了。四、時空相對性的驗證：哪些實驗和相對論的理論預(yù)言符合得很好？五、相對論的時空觀1、牛頓物理學(xué)的絕對時空觀： 。2、相對論認為： 。3、新科學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)的關(guān)系是怎樣