1、人教2003課標(biāo)版選修3-4第十五章第二節(jié)時間和空間的相對性,遼中第一高級中學(xué),關(guān)銘,在日常生活和生產(chǎn)中，用時鐘測量時間，用米尺測量長度，也是司空見慣的事情。無論是運動的描述，還是運動規(guī)律的說明，都跟時間和長度的測量有關(guān)。對于不同的參考系，長度和時間的測量結(jié)果是否是一樣的？對上述問題的討論，物理學(xué)經(jīng)歷了一場關(guān)于時空觀的變革，從牛頓時代的經(jīng)典力學(xué)跨越到愛因斯坦的相對論。愛因斯坦的狹義相對論告訴我們：運動的時鐘變慢、運動的尺子在運動的方向上縮短。這到底是為什么？,導(dǎo)入新課,第十五章 相對論簡介,時間和空間的相對性,一、”同時“的相對性,事例一,按照狹義相對論，不僅“同時”是相對的，有時候，甚至事情

2、的先后也都是相對的。,一節(jié)長為10米的列車，A在車后部，B在車前部。當(dāng)列車以0.6c的高速度通過一個站臺的時候,突然站臺上的人看到A先向B開槍,過了12.5毫微秒,B又向A發(fā)射。因而站臺上的人作證：這場槍戰(zhàn)是由A挑起的。但是，車上的乘客卻提供相反的情況，他們說，是B先開槍，過了10毫微秒，A才動手。事件是由B發(fā)動的。,事例二,二、長度的相對性,v,車上的人看到的車廂的長度：,車外的人看到的車廂的長度：,注意： 長度縮短效應(yīng)只發(fā)生在相對運動的方向上。如上例中的 X 軸方向上，在Y 軸方向上無長度縮短效應(yīng)。,動尺變短（空間收縮效應(yīng)）,一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比、桿靜止時的長度小。,斐克

3、小伙劍術(shù)精， 出刺迅捷如流星， 由于空間收縮性， 長劍變成小鐵釘.,結(jié)論,伽莫夫的著名科普讀物物理世界的奇遇：該城市里的光速異乎尋常地小，當(dāng)他騎自行車高速行駛時，發(fā)現(xiàn)周圍的一切如圖中一樣的變扁了。,三、時間間隔的相對性,a圖以車上的人作為參考系,A,B,推導(dǎo)過程,h,h,t=2h/c,b圖以站臺上的人作為參考系,A,D,A,C,推導(dǎo)過程,ACA=ct,由a圖得出t=2h/c,由b圖得出ACA=ct,以上面兩式消去h可得：,因為vt,上面的推導(dǎo)公式表明在地面上觀測，火車上的時間進(jìn)程變慢了，車上的一切物理過程、化學(xué)過程和生命過程都變慢了：時鐘走得慢了，人的心臟跳動、呼吸、消化、思維活動和一切生理過

4、程都變慢了這就是時間間隔的相對性，也稱為“時間膨脹”或“鐘慢效應(yīng)”。,我們設(shè)想甲、乙是一對孿生弟兄。他們計劃做一次高速飛船旅行，來檢驗一下狹義相對論。甲留在發(fā)射基地，乙周游天外。當(dāng)飛船再度回到基地時，是甲比乙年輕，還是乙比甲年輕？,這里有兩種答案：（1）甲看乙船上的鐘變慢了，所以，甲說乙應(yīng)該比他更年輕一些。（2）乙也看到基地的鐘變慢了，所以乙說甲應(yīng)該比他更年輕些。這是個有名的疑難，叫“雙生子佯謬”。,甲,乙,一、“同時”是相對的 二、長度的相對性 三、時間間隔的相對性,課堂小結(jié),1、一張正方形的宣傳畫，正貼在鐵路旁的墻上，一高速列車駛過時，在車上的司機(jī)看到這張宣傳畫畫成了什么樣子？,解析：取列車為慣性系，宣傳畫相對于列車高速運動，根據(jù)尺縮效應(yīng)，宣傳畫在運動方向上將變窄，但在垂直運動方向上沒有發(fā)生變化。 答案：宣傳畫變成了長方形，此畫的高度不變，寬度變窄了。,課堂小結(jié),2如圖所示，在一個高速轉(zhuǎn)動的巨大轉(zhuǎn)盤上，放著A、B、C三個時鐘，下列說法正確的是() AA時鐘走得最慢，B時鐘走得最快 BA時鐘走得最慢，C時鐘走得最快 CC時鐘走得最慢，A時鐘走得最快 DB時鐘走得最慢，A時鐘走得最快,C,3、以8km/s的速度運行的人造衛(wèi)星上一只完好的手表走過了1min，地面上