【教學(xué)課件】《時(shí)間和空間的相對(duì)性》(人教)

第十五章·相對(duì)論簡介第二節(jié)時(shí)間和空間的相對(duì)性人民教育出版社高二

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選修3-4

第十五章·相對(duì)論簡介第二節(jié)時(shí)間和空間的相對(duì)性人民教育出版人民教育出版社高二

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學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解同時(shí)的相對(duì)性。2.知道運(yùn)動(dòng)長度的收縮。3.了解時(shí)間間隔的相對(duì)性及時(shí)空相對(duì)性的驗(yàn)證。4.了解相對(duì)論時(shí)空觀與經(jīng)典物理時(shí)空觀的主要區(qū)別。人民教育出版社高二|選修3-4學(xué)習(xí)目標(biāo)：人民教育出版社高二

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復(fù)習(xí)回顧：請(qǐng)同學(xué)們回憶一下狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)答：（1）狹義相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。（2）光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都相同。人民教育出版社高二|選修3-4復(fù)習(xí)回顧：人民教育出版社高二

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一、“同時(shí)”的相對(duì)性：1.經(jīng)典的時(shí)空觀經(jīng)典的時(shí)空觀：同時(shí)是絕對(duì)的，即如果兩個(gè)事件在一個(gè)參考系中被認(rèn)為是同時(shí)的，在另一個(gè)參考系中一定也被認(rèn)為是同時(shí)的。2.相對(duì)論的時(shí)空觀相對(duì)論的時(shí)空觀：同時(shí)是相對(duì)的，即在一個(gè)慣性系中“同時(shí)”發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中可能是不同時(shí)的。人民教育出版社高二|選修3-4一、“同時(shí)”的人民教育出版社高二

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書中例子：一列火車勻速行駛，車廂中央的光源發(fā)出了一個(gè)閃光，照到了車的前壁和后壁，車上車下兩個(gè)觀察者的想法不同。車山觀察者認(rèn)為閃光同時(shí)到達(dá)前后壁，而車下觀察者認(rèn)為車在向前走，兩個(gè)事件不同時(shí)。思考與討論：同學(xué)們自己分析一下課本上的思考與討論，記住它的結(jié)論。人民教育出版社高二|選修3-4書中例子：一列火人民教育出版社高二

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現(xiàn)象分析：車上車下兩個(gè)觀察者推理的根據(jù)相同，都是狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)：他們都認(rèn)為在自己的參考系中閃光向前、向后傳播的速度是一樣的；他們都認(rèn)為“時(shí)間等于距離比速度”這是正確的，他們誰都沒有錯(cuò)。接受了愛因斯坦的兩個(gè)假設(shè)，我們自然會(huì)得出“同時(shí)是相對(duì)的”。由于火車的速度遠(yuǎn)小于光速，在短暫的時(shí)間內(nèi)，火車前進(jìn)的距離小，所以地面觀察者不會(huì)發(fā)現(xiàn)閃光到達(dá)前后壁的時(shí)間差。人民教育出版社高二|選修3-4現(xiàn)象分析：車上車下人民教育出版社高二

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二、長度的相對(duì)性：（1）經(jīng)典的時(shí)空觀：一條桿的長度不會(huì)因?yàn)橛^察者是否相對(duì)桿運(yùn)動(dòng)而不同。（2）相對(duì)論的時(shí)空觀：“長度”也具有相對(duì)性，一條沿自身長度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長度總比靜止的長度小，但在垂直于桿的運(yùn)動(dòng)方向上，桿的長度沒有變化。

人民教育出版社高二|選修3-4二、長度的相對(duì)性：人民教育出版社高二

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結(jié)論：一條沿自身長度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長度總比靜止時(shí)的長度小。生活中實(shí)例：沿鐵路電線桿的距離變短了，面對(duì)鐵路的正方形布告牌由于寬度變小而高度未變竟成了窄而高的矩形。相向行走的兩人，一個(gè)說小橋在左，一個(gè)說在右。人民教育出版社高二|選修3-4結(jié)論：一條沿自身人民教育出版社高二

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三、時(shí)間間隔的相對(duì)性：（1）經(jīng)典的時(shí)空觀：兩個(gè)事件，在不同的慣性系中觀察，它們的時(shí)間間隔總相同。（2）相對(duì)論的時(shí)空觀：兩個(gè)事件，在不同的慣性參考系中觀察，它們的時(shí)間間隔是不同的，慣性系相對(duì)于觀察者的速度越大，慣性系中的時(shí)間進(jìn)程進(jìn)行得越慢。非但如此，慣性系中的一切物理、化學(xué)和生命過程都變慢了。人民教育出版社高二|選修3-4三、時(shí)間間隔的相對(duì)性人民教育出版社高二

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四、相對(duì)論時(shí)空相對(duì)性的驗(yàn)證：時(shí)空相對(duì)性的最早證據(jù)跟宇宙射線的觀測(cè)有關(guān)。如μ子，壽命為3.0μs。宇宙射線中的μ子速度約為0.99c，μ子生成的高度在100km以上，雖然它只能飛行約890m，但實(shí)際上，地面觀測(cè)到的宇宙射線中有許多μ子，對(duì)此現(xiàn)象解釋如下：從地面觀察者來看，μ子在以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)，它的壽命比與μ子靜止的參考系中的3.0μs要長得多，在這樣長的時(shí)間內(nèi)，許多μ子可以飛到地面。人民教育出版社高二|選修3-4四、相對(duì)論時(shí)空相人民教育出版社高二

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選修3-4從與μ子一起運(yùn)動(dòng)的觀察者來看，μ子壽命仍是3.0μs，但大地正向他撲面而來，因此大氣層的厚度不是100km，而是比100km薄得多，許多μ子在衰變?yōu)槠渌Ｗ忧翱梢燥w過這樣的距離。人民教育出版社高二|選修3-4從與μ人民教育出版社高二

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五、相對(duì)論的時(shí)空觀：牛頓物理學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀：物理學(xué)的空間與時(shí)間是絕對(duì)分離沒有聯(lián)系的，脫離物質(zhì)而單獨(dú)存在，與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。而相對(duì)論認(rèn)為：有物質(zhì)才有時(shí)間和空間，空間和時(shí)間與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。人類對(duì)于空間、時(shí)間更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)而形成的新的時(shí)空觀，是建立在新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和相關(guān)結(jié)論與傳統(tǒng)觀念不一致的矛盾基礎(chǔ)上，不斷發(fā)展、不斷完善起來的。人民教育出版社高二|選修3-4五、相對(duì)論的時(shí)空觀人民教育出版社高二

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選修3-4課堂練習(xí)：例1：A、B兩架飛機(jī)沿地面上一足球場(chǎng)的長軸方向在其上空高速飛過，且vA＞vB，對(duì)于在飛機(jī)上的人的觀察結(jié)果，下列說法正確的是(

)A．A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長度比B飛機(jī)上的人觀察到的大B．A飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長度比B飛機(jī)上的人觀察到的小C．兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的長度相同D．兩飛機(jī)上的人觀察到足球場(chǎng)的寬度相同BD人民教育出版社高二|選修3-4課堂練習(xí)：BD人民教育出版社高二

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第十五章·相對(duì)論簡介第二節(jié)時(shí)間和空間的相對(duì)性人民教育出版社高二

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學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解同時(shí)的相對(duì)性。2.知道運(yùn)動(dòng)長度的收縮。3.了解時(shí)間間隔的相對(duì)性及時(shí)空相對(duì)性的驗(yàn)證。4.了解相對(duì)論時(shí)空觀與經(jīng)典物理時(shí)空觀的主要區(qū)別。人民教育出版社高二|選修3-4學(xué)習(xí)目標(biāo)：人民教育出版社高二

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復(fù)習(xí)回顧：請(qǐng)同學(xué)們回憶一下狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)答：（1）狹義相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。（2）光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都相同。人民教育出版社高二|選修3-4復(fù)習(xí)回顧：人民教育出版社高二

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一、“同時(shí)”的相對(duì)性：1.經(jīng)典的時(shí)空觀經(jīng)典的時(shí)空觀：同時(shí)是絕對(duì)的，即如果兩個(gè)事件在一個(gè)參考系中被認(rèn)為是同時(shí)的，在另一個(gè)參考系中一定也被認(rèn)為是同時(shí)的。2.相對(duì)論的時(shí)空觀相對(duì)論的時(shí)空觀：同時(shí)是相對(duì)的，即在一個(gè)慣性系中“同時(shí)”發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中可能是不同時(shí)的。人民教育出版社高二|選修3-4一、“同時(shí)”的人民教育出版社高二

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書中例子：一列火車勻速行駛，車廂中央的光源發(fā)出了一個(gè)閃光，照到了車的前壁和后壁，車上車下兩個(gè)觀察者的想法不同。車山觀察者認(rèn)為閃光同時(shí)到達(dá)前后壁，而車下觀察者認(rèn)為車在向前走，兩個(gè)事件不同時(shí)。思考與討論：同學(xué)們自己分析一下課本上的思考與討論，記住它的結(jié)論。人民教育出版社高二|選修3-4書中例子：一列火人民教育出版社高二

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現(xiàn)象分析：車上車下兩個(gè)觀察者推理的根據(jù)相同，都是狹義相對(duì)論的兩個(gè)假設(shè)：他們都認(rèn)為在自己的參考系中閃光向前、向后傳播的速度是一樣的；他們都認(rèn)為“時(shí)間等于距離比速度”這是正確的，他們誰都沒有錯(cuò)。接受了愛因斯坦的兩個(gè)假設(shè)，我們自然會(huì)得出“同時(shí)是相對(duì)的”。由于火車的速度遠(yuǎn)小于光速，在短暫的時(shí)間內(nèi)，火車前進(jìn)的距離小，所以地面觀察者不會(huì)發(fā)現(xiàn)閃光到達(dá)前后壁的時(shí)間差。人民教育出版社高二|選修3-4現(xiàn)象分析：車上車下人民教育出版社高二

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二、長度的相對(duì)性：（1）經(jīng)典的時(shí)空觀：一條桿的長度不會(huì)因?yàn)橛^察者是否相對(duì)桿運(yùn)動(dòng)而不同。（2）相對(duì)論的時(shí)空觀：“長度”也具有相對(duì)性，一條沿自身長度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長度總比靜止的長度小，但在垂直于桿的運(yùn)動(dòng)方向上，桿的長度沒有變化。

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結(jié)論：一條沿自身長度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長度總比靜止時(shí)的長度小。生活中實(shí)例：沿鐵路電線桿的距離變短了，面對(duì)鐵路的正方形布告牌由于寬度變小而高度未變竟成了窄而高的矩形。相向行走的兩人，一個(gè)說小橋在左，一個(gè)說在右。人民教育出版社高二|選修3-4結(jié)論：一條沿自身人民教育出版社高二

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三、時(shí)間間隔的相對(duì)性：（1）經(jīng)典的時(shí)空觀：兩個(gè)事件，在不同的慣性系中觀察，它們的時(shí)間間隔總相同。（2）相對(duì)論的時(shí)空觀：兩個(gè)事件，在不同的慣性參考系中觀察，它們的時(shí)間間隔是不同的，慣性系相對(duì)于觀察者的速度越大，慣性系中的時(shí)間進(jìn)程進(jìn)行得越慢。非但如此，慣性系中的一切物理、化學(xué)和生命過程都變慢了。人民教育出版社高二|選修3-4三、時(shí)間間隔的相對(duì)性人民教育出版社高二

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四、相對(duì)論時(shí)空相對(duì)性的驗(yàn)證：時(shí)空相對(duì)性的最早證據(jù)跟宇宙射線的觀測(cè)有關(guān)。如μ子，壽命為3.0μs。宇宙射線中的μ子速度約為0.99c，μ子生成的高度在100km以上，雖然它只能飛行約890m，但實(shí)際上，地面觀測(cè)到的宇宙射線中有許多μ子，對(duì)此現(xiàn)象解釋如下：從地面觀察者來看，μ子在以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)，它的壽命比與μ子靜止的參考系中的3.0μs要長得多，在這樣長的時(shí)間內(nèi)，許多μ子可以飛到地面。人民教育出版社高二|選修3-4四、相對(duì)論時(shí)空相人民教育出版社高二

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選修3-4從與μ子一起運(yùn)動(dòng)的觀察者來看，μ子壽命仍是3.0μs，但大地正向他撲面而來，因此大氣層的厚度不是100km，而是比100km薄得多，許多μ子在衰變?yōu)槠渌Ｗ忧翱梢燥w過這樣的距離。人民教育出版社高二|選修3-4從與μ人民教育出版社高二

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五、相對(duì)論的時(shí)空觀：牛頓物理學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀：物理學(xué)的空間與時(shí)間是絕對(duì)分離沒有聯(lián)系的，脫離物質(zhì)而單獨(dú)存在，與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。而相對(duì)論認(rèn)為：有物質(zhì)才有時(shí)間和空間，空間和時(shí)間與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。人類對(duì)于空間、時(shí)間更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)而形成的新的時(shí)空觀，是建立在新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和相關(guān)結(jié)論與傳統(tǒng)觀念不一致的矛盾基礎(chǔ)上，不斷發(fā)展、不斷完善起來的。人民教育出版社高二|選修3-4五、相對(duì)論的時(shí)空觀人民教育出版社高二

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選修3-4課堂練習(xí)：例1：