時間和空間的相對性導學案【目標定位】1．知道經(jīng)典的相對性原理，知道狹義相對論的實驗基礎(chǔ)和它的兩個基本假設(shè).2．知道狹義相對論的幾個主要結(jié)論.3．了解經(jīng)典時空觀與相對論時空觀的主要區(qū)別，體會相對論的建立對人類認識世界的影響．【預(yù)習導學】一、相對論的誕生1．經(jīng)典的相對性原理(1)慣性系：定律能夠成立的參考系．相對一個慣性系做運動的另一個參考系也是慣性系．(2)伽利略相對性原理：力學規(guī)律在任何系中都是相同的．2．狹義相對論的兩個基本假設(shè)(1)狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的．(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是的．二、時間和空間的相對性1．“同時”的相對性(1)經(jīng)典物理學認為：如果兩個事件在一個參考系中是同時的，在另一個參考系中一定也是的．(2)狹義相對論的時空觀認為：同時是的，即在同一個參考系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一個參考系中不一定是的．2．長度的相對性(1)經(jīng)典的時空觀：一條桿的長度不會因為觀察者是否與桿做而不同．(2)相對論的時空觀：“長度”也具有性，一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比靜止時的長度小．與桿相對靜止的人認為桿長為l0，與桿相對運動的人認為桿長是l，那么兩者之間的關(guān)系是：l＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2).3．時間間隔的相對性(1)經(jīng)典物理學認為：某兩個事件，在不同的慣性系中觀察，它們的時間間隔總是的．(2)相對論的時空觀：某兩個事件，在不同的慣性參考系中觀察，它們的時間間隔是的．設(shè)Δτ表示相對事件發(fā)生地靜止的慣性系中觀測的時間間隔，Δt表示相對事件發(fā)生地以v高速運動的參考系中觀察同樣兩事件的時間間隔，則它們的關(guān)系是Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)).4．相對論時空觀(1)經(jīng)典時空觀：空間和時間是脫離物質(zhì)存在的，是絕對的，空間和時間之間也是沒有聯(lián)系的．(2)相對論時空觀：空間和時間與物質(zhì)的有關(guān).【課堂講義】時間和空間的相對性相對事件發(fā)生地或物體靜止的參考系中觀察相對事件發(fā)生地或物體運動的參考系中觀察同時的相對性事件同時但不同地點發(fā)生事件不同時發(fā)生時間間隔的相對性兩個事件發(fā)生的時間間隔為Δτ兩事件發(fā)生的時間間隔變大．Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v,c)2))長度的相對性桿的長度為l0若參考系沿桿的方向運動，觀察到的桿的長度減小為l＝l0eq\r(1－\f(v,c)2)【例1】如圖15－1－2所示，沿平直鐵路線有間距相等的三座鐵塔A、B和C.假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當鐵塔B發(fā)出一個閃光，列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的順序是()圖15－1－2A．同時被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．無法判斷解析因列車沿AC方向接近光速行駛，根據(jù)“同時”的相對性，即前邊的事件先發(fā)生，后邊的事件后發(fā)生可知C先被照亮．答案C【例2】在一飛船上測得飛船的長度為100m，高度為10m．當飛船以0.60c解析因為長度收縮只發(fā)生在運動的方向上，與運動垂直的方向上沒有這種效應(yīng)，故測得的飛船的高度仍為原來高度10m．設(shè)飛船原長為l0，觀測到飛船的長度為l，則根據(jù)尺縮效應(yīng)有l(wèi)＝l0eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2)＝100×eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\v