2017-2018学年高二物理人教版选修3-4课件：15.1相对论的诞生

新课标[物理 ·选修3-4]
2．思考判断
(1)静止或匀速直线运动的参考系是惯性系．(√)
(2) 由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研 究力学问题时可以选择任何惯性系．(√) (3)在不同的惯性系中，光速是不相同的．(×)
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3．探究交流
1.基本知识 (1)“同时”的相对性 ①经典的时空观：在同一个惯性系中不同地点同时发生
的两个事件，在另一个惯性系中观察也是 同时 的．
②相对论的时空观：“同时”具有 相对 性，即在同一
个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系 中观察
可能不是同时
的．
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新课标[物理 ·选修3-4]
●课标解读
1．理解经典的相对性原理．
2 ．了解光的传播速度与经典的速度合成法则之间的矛 盾． 3．理解狭义相对论的两个基本假设． 4．理解同时的相对性、时间间隔的相对性和长度的相对
性．
5．知道时间和空间不是脱离物质而单独存在的．
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新课标[物理 ·选修3-4]
●教学地位 本节介绍相对论的简单知识，使学生对相对论有一个初 步认识．
③相对时间间隔公式：设Δ τ 表示静止的惯性系中观测的 时间间隔，Δ t 表示以 v 高速运动的参考系中观察同样两事件 的时间间隔，则它们的关系是： Δ τ v 2 1－（ ） Δ t＝___________________. c
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新课标[物理 ·选修3-4]
2．探究交流

栏目导引
1．怎样理解“动尺变短”：狭义相对论中的长度公式： l＝l0 1－vc2中，l0 是相对于杆静止的观察者测出的杆的长 度，而 l 可以认为是杆沿自己的长度方向以速度 v 运动时， 静止的观察者测量的长度．还可以认为是杆不动，而观察者 沿杆的长度方向以速度 v 运动时测出的杆的长度．
工具
人教版物理选修3-4 第十五章 相对论简介
栏目导引
(3)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止
时的长度小．
3．时间间隔的相对性
(1)经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观 察，它们的时间间隔总是 相同 的．
(2)相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考 系中观察，它们的时间间隔是 不同 的．
设Δτ表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的时间
间隔，Δt表示相对事件发生地以v高速运动的参考系中观察
同样两事件的时间间隔，则它们的关系是Δt＝
Δτ 1－vc2 .
工具
人教版物理选修3-4 第十五章 相对论简介
栏目导引
4．时空相对性的实验验证 (1)微观验证——宇宙射线中μ子的行为． (2)宏观验证——铯原子钟环球飞行的实验． 5．相对论时空观 (1)经典时空观：空间和时间是脱离物质存在的 ，是 绝对 的，空间和时间之间也是 没有 联系的． (2)相对论时空观：空间和时间与物质的 运动状态 有 关．
栏目导引
(2)如果与杆相对静止的人认为杆长是L0，与杆相对运 动的人认为杆长是L，则两者之间的关系为L＝
L0
1－vc2 .
(3)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止
时的长度小．
3．时间间隔的相对性
(1)经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观

都是_一__样__的___．
(2)两个基本假设
狭义相对性 在不同的_惯__性___参考系中，一切
原理
物理规律都是_相__同___的
光速不变原 真空中的光速在不同的惯性参考
理
系中都是_相__同___的
二、时间和空间的相对性 1．“同时”的相对性 在经典物理学上，如果两个事件在一个参考系中认为是同 时的，在另一个参考系中一定也是同时的；而根据爱因斯坦的 两个假设，同时是_相__对___的． 2．长度的相对性 (1)经典物理学认为，一条杆的长度不会因为观察者是否与 杆做__相__对__运__动___而不同．
(2)如果与杆相对静止人认为杆长是 L0，与杆相对运动的 人认为杆长是 L，则两者之间的关系为 L＝L0 1－vc2.
(3)一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的 长度小．
3．时间间隔的相对性 (1)经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观察， 它们的时间间隔总是_相__同___的． (2)相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中 观察，它们的时间间隔是_不__同___的． 设 Δτ 表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的时间间 隔，Δt 表示相对事件发生地以 v 高速运动的参考系中观察同样
A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为 1.5c B．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为 0.5c C．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是 c D．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是 c
解析： 答案： CD
样理解“动尺变短”和“动钟变慢” 1．怎样理解“动尺变短”？ 狭义相对论中的长度公式：l＝l0 1－vc2中，l0 是相对于 杆静止的观察者测出的杆的长度，而 l 可以认为是杆沿自己的长 度方向以速度 v 运动时，静止的观察者测量的长度．还可以认 为是杆不动，而观察者沿杆的长度方向以速度 v 运动时测出的 杆的长度．

本章整合
两个基本假设
狭义相对性原理 光速不变原理 同时的相对性 长度的相对性:������ = ������0
相对论时空观
������2 1- 2 ������ ������
2 ������ 1- 2 ������
时间间隔的相对性:Δ������ = 狭义相对论
相对论简介
相对论的速度变换定律:������ =
l=l0 1-
������ 2 。 ������
专题一
专题二
3.时间的相对性(时间延缓效应)。 在某运动的惯性系中发生了两个事件,在某参考系(例如地面)中的 观察者认为两个事件时间间隔Δt,比相对该参考系运动的惯性系 (例如飞船中)中观察者认为两个事件发生的时间间隔Δτ要长。
具体关系为 Δt= 慢了。
解析： 由太阳每秒钟辐射的能量 ΔE 可得其在 1 s 内失去的质 量为 Δm=
4 × 9 Δ������ ������2
=
4×1026 (3×108 )
2
kg=
4 × 9
1010 kg。
Δ������ ������ 7.008×1020 2×10
30
5 000 年内太阳总共减少的质量为 ΔM=5 000× 365× 24× 3 600× 1010 kg=7.008× 1020 kg,与总质量相比 P= = =
物质的引力使光线弯曲 强引力场附近的时间进程会变慢
专题一
专题二
专题一 相对论的时空观 1.“同时”的相对性。 在某一惯性参考系中,同时发生的两个事件,在另一个相对该惯 性系做匀速直线运动的惯性系中观测不再同时。其观测结果是沿 运动方向靠前的事件先发生。 2.长度的相对性(尺缩效应)。 沿杆方向与杆有相对运动的观察者所测得的杆的长度l比与杆相对 静止的观察者所测得的长度l0要小,具体关系为