152時間和空間的相對性

1、如皋市薛窯中學09-10學年高二物理教學案15.2時間和空間的相對性學習目標1了解相對論的時空觀2了解狹義相對論的內容學習過程活動一： 了解“同時”的相對性1經典的時空觀在同一個慣性參考系不同地點中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察也是同時的。2相對論的時空觀“同時”具有相對性，即在同一個慣性參考系不同地點中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察不是同時的。 當堂訓練例1地面上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，如圖，哪個事件先發(fā)生？活動二：了解“長度”的相對性1經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

2、有相對性，一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比靜止的長度要 ，在垂直于運動方向上，桿的長度 。3相對論中桿的長度公式： ，其中l(wèi)0是靜止時桿的長度，l是以速度v沿桿的方向運動的桿的長度。這一效應叫做“尺縮效應”。例2（2008江蘇卷）慣性系s中有一邊長為l的正方形，如圖所示，從相對s系沿x的方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象是（ ）活動三：了解時間間隔的相對性1經典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，慣性系的速度越大，慣性系中的物理過程進行的越 。非但如此，慣性系中的

3、一切物理過程都 了。3相對論中時間間隔公式： ，其中表示靜止慣性系中觀察的時間間隔，表示以速度v高速運動的參考系中觀察同樣兩件事的時間間隔。>，這一效應叫做“時間膨脹”。例3+介子是一種不穩(wěn)定的粒子，平均壽命是2.6×10-8s（在自己的參考系中測得）。（1）如果此粒子相對于實驗室以0.8c的速度運動，那么在實驗室中測量+介子的壽命多長？(2) +介子在衰變前運動了多長距離？活動四：時空相對性的實驗驗證時空相對性的最早證據(jù)跟宇宙射線的觀測有關（1941年），宇宙射線是來自太陽和宇宙深處的高能粒子流，它和高層大氣作用，又產生多種粒子，叫做次級宇宙射線，它們統(tǒng)稱宇宙射線。次級宇宙線

4、中有一種粒子叫做子，壽命不長，只有3.0s，超過這個時間后大多數(shù)子就衰變?yōu)閯e的粒子了。宇宙線中子的速度約為0.99c，所以在它的壽命之內，運動的距離只有約890m。子生成的高度在100km以上，這樣說來宇宙線中的子不可能到達地面，但在實際上，地面觀測到的宇宙線中有許多子，這只能用相對論來解釋。我們說子的壽命為3.0s，這是在與它相對靜止的參考系中說的，從地面參考系看，子在以接近光速的速度運動，它的壽命比3.0s長得多，在這樣長的時間內，許多子可以飛到地面。如果觀察者和子一起運動，這個現(xiàn)象也好解釋，這位觀察者看到，子的壽命仍是3.0s，但是大地正向他撲面而來，因此大氣層的厚度不是100km，由于

5、長度的相對性，在他看來大氣層比100km薄得多，許多子在衰變?yōu)槠渌Ｗ又翱梢燥w過這樣的距離。相對論的第一次宏觀驗證是在1971年進行的，當時把銫原子鐘放在噴氣式飛機上作環(huán)球飛行，然后與地面上的基準鐘對照.實驗結果與理論預言符合得很好。例4次級宇宙射線中有一種粒子叫子，壽命只有2.0s，其速度約為0.99c，在它壽命之內運動的距離只有約890m，但它生成的高度在100Km以上，并且地面上能觀測到宇宙射線中有許多子，針對這一現(xiàn)象，下列說法正確的是（ ）A地面上的觀察者觀測到的子的壽命比2.0s長得多，故能射到地面。B和子一起運動的觀察者觀測到的大氣層的厚度比100km薄得多，故能射到地面。C地面

6、上的觀察者觀測到的大氣層的厚度比100km薄得多，故能射到地面。D和子一起運動的觀察者觀測到的子壽命比大氣層的厚度比12.0s長得多，故能射到地面?；顒游澹毫私猹M義相對論的時空觀牛頓物理學的絕對時空觀：物理學的空間與時間是 、 、沒有聯(lián)系的，脫離物質而獨立存在，與物質的運動無關。而相對論認為：有物質才有時間和空間，空間和時間與 有關。人類對于空間和時間的進一步的認識而形成的新的時空觀，是建立在新的實驗事實和相關結論與傳統(tǒng)觀念不一致的矛盾基礎上，不斷發(fā)展、不斷完善起來的?！井斕梅答仭?若A、B兩火箭沿同一方向高速飛過地面的某處，vA>vB，兩火箭和地面該處各有一個完全相同的時鐘，則從地面上

7、觀察的結果正確的是（ ）A火箭A上時鐘走得最快B地面上的時鐘走得最快C火箭B上時鐘走得最快D火箭B上時鐘走得最慢2下列說法正確的是（ ）A因為時間是絕對的，所以我們在不同的參考系中觀察到的時間進程都是相同的B有物質才有時間和空間C在一個確定的參考系中觀察，運動物體的空間距離與時間進程跟物體的運動狀態(tài)有關D空間與時間之間是沒有聯(lián)系的3有兄弟兩個，哥哥乘坐宇宙飛船以接近光速的速度離開地球去遨游太空，經過一段時間返回地球，哥哥驚奇地發(fā)現(xiàn)弟弟比自己要蒼老許多，則該現(xiàn)象的科學解釋是（ ）A哥哥在太空中發(fā)生了基因突變，停止了生長B弟弟思念哥哥而加速生長C由相對論可知，物體速度越大，其上時間進程越慢，生理進程也越慢D這是神話，科學無法解釋4一根10m長的梭鏢以某一相對速度穿過一根10m長的管子，它們的長度都是在靜止狀態(tài)下測量的，如圖所示以下哪種更好地描述了