【人教版】选修3-4物理：15.2《时间和空间的相对性》导学案(含答案)

第十五章相对论简介
2. 时间和空间的相对性
【学习目标】
1．理解“同时”的相对性。

2．通过推理，知道时间间隔的相对性和长度的相对性。

3．通过对两个结论的分析认识时间和空间是不能脱离物质而单独存在的。

【重点难点】
同时的相对性，长度的相对性，时间间隔的相对性。

相对论的时空观。

【课前预习】
1、同时的相对性：日常生活中没有发现这种相对性，是因为一般物体的速度远小于光速。

2、长度的相对性：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：从地面上观察，飞船上的时间进程比地面上慢。

4、时空相对性的验证
⑴时空相对性的最早证据跟宇宙线的观测有关
⑵相对论的第一次宏观验证是在1971年进行的。

5、相对论的时空观
经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间是没有联系的，相对论则认为空间和时间与物质的运动状态有关。

【预习检测】
1．要描述一个物体的运动，必须先确定___________。

20世纪初，著名物理学家______________建立了举世闻名的相对论，使人们对___________和__________的认识产生了根本性的变革。

2．假设有一天你坐在神州七号的飞船舱内，且看不到舱外的景物。

当飞船静止或做匀速直线运动时，你_____________（填“能”或“不能”）感觉到飞船是静止的还是运动的。

3．狭义相对论指出，_____________和_____________的量度与参考系的选择有关。

4．有甲、乙两人，甲以2m/s的速度向东直线行走，乙以1.5m/s的速度向西直线行走，则甲相对于乙的速度大小为( )
A．2m/s B．1.5m/s C．3.5m/s D．0.5m/s
【参考答案】
【预习检测】
1、参考系，爱因斯坦，时间，空间
2、不能
3、时间，空间
4、C
▲堂中互动▲
【典题探究】
［例1］半人马星座α星是离太阳最近的恒星，它距地球m 16
103.4⨯，设有一宇宙飞船自地球往返于半人马星座α星之间，设宇宙怒特人速度为c 999.0，按地球上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？（取1位有效数字）
答案：y 4.0
解析： 若以地球上的时钟计算：y s s v s t 91087.210
0.3999.0103.4228816
1≈⨯=⨯⨯⨯⨯==∆ 若以飞船上时钟计算，由2
2
1)(1c v t t -∆=∆有：
y s s c
v t t 4.01028.1999.011087.2)(1728212≈⨯=-⨯⨯=-∆=∆ ［例2］地球上一观察者，看见一飞船A 以速度2.5×108
m/s 从他身边飞过，另一飞船B 以速度2.0×108 m/s 跟随A 飞行。

求：
(1)A 上的乘客看到B 的速度；
(2)B 上的乘客看到A 的速度。

解析：(1)A 上乘客看地以－2.5×108 m/s 的速度向后运动。

在地面看B 以2.0×108 m/s 的速
度向前运动，则A 上乘客看B 的速度为u ＝u′＋v 1＋u′v c2＝－2.5＋2.01＋－2.5×232
×108 m/s＝－1.125×108 m/s 。

(2)B 上乘客看A 的速度则相反，为1.125×108 m/s。

答案：(1)－1.125×108 m/s (2)1.125×108 m/s。