时间和空间的相对性PPT教学课件
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面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好 电路,如图所示.
2.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,并在绳的另一端挂上 合适的钩码,把纸带穿过打点计时器(纸带要放在复写纸下 面),并把纸带的一端固定在小车的后面.
设T为相邻两计数点之间的时间间隔,则
a1
x4 x1 3T 2
, a2
x5 x2 3T 2
, a3
x6 x3 3T 2
,
加速度的平均值为 a a1 a2 a3 .
3
“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数
据x1､x2､x3……以减小偶然误差.
(2)用v-t图象求加速度:根据匀变速直线运动某段时间中间
关键：相对运动
二、长度的相对性
l0
v
l
车上的人看到的车厢的长度： 车外的人看到的车厢的长度：
l0
l
l l0
1 v 2 c
动尺变短（空间收缩效应）
SY
O
Y′ S′ u
A l B
O′ x●
X X′
1
注意：
长度缩短效应只发生在相对运动的方向上
如上例中的 X 轴方向上，在Y 轴方向上 无长度缩短效应
结论
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
斐克小伙剑术精， 出刺迅捷如流星， 由于空间收缩性， 长剑变成小铁钉.
三、时间间隔的相对性
在站台上看运 动火车上的钟
在火车上看运 动站台上的钟
由光速不变原理便 得到不同的时间间隔
高速运行的列车上，由车厢底部发出的闪光，对 于车上的人来说，闪光是在竖直方向反射的，而车 厢外的人认为被接收的反射光是沿斜线传播的．
15.2《时间和空间 的相对性》
教学目标
• 知识与技能： • （1）同时的相对性；（2）运动长度的收缩；（3）时间
间隔的相对；（4）了解时空相对性的验证；（5）了解相 对论时空观与经典物理时空观的主要区别
• 过程与方法： • （1）理解同时相对性的推演过程男；（2）理解从“同时
相对性”出发得出“运动长度和时间间隔的相对性”的过 程
t t0 1 v 2 c
l l0
1 v 2 c
当两个参考系的
相对速度可与光速相 比时，时间与空间的 相对性才比较明显．
狭义相对论的结论已经完全得到证实，实际 上它已经成为微观粒子研究的基础之一．
五、相对论的时空观
牛顿物理学的绝对时空观：物理学的空间 与时间是绝对分离没有联系的，脱离物质而 单独存在，与物质的运动无关。
h
对于车厢内的人：
t0
2h c
对于车厢外的人： t 4h2 c2 v2
t t0 1 v 2 c
相对速度与动钟延缓效应 (τ =1s）
• V（米/秒） • 0.1c=3×107 • 0.5c • 0.8c • 0.9c • 0.99c • 0.999c • 0.9998c
• T(秒) • 1.01 • 1.15 • 1.67 • 2.29 • 7.1 • 22.4 • 50
§1.4 实验:研究匀变速直线运动
知 识 精 要 高效梳理·知识备考
一､实验目的 1.练习使用打点计时器,学会用打上点的纸带研究物体的运动. 2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法. 3.会利用纸带测定匀变速直线运动的加速度.
二､实验原理 1.打点计时器 (1)作用:计时仪器,每隔0.02 s打一次点. (2)工作条件 电磁打点计时器:6 V以下交流 电源电火花计时器:220 V交流电源 (3)纸带上点的意义: ①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置; ②通过研究纸带上各点之间的间隔,可以判断物体的运动情况.
一、“同时”的相对性
车厢上的人和地面上的人看到车厢中间灯光到 达前后车厢的先后是不一样的．
车上的观察者认为光同时到达车厢的前后两壁 站台上的观察者认为光先到车厢后壁后到前壁
课本P108 思考与讨论
结论： 1、对于运动的火车上同时发生的两个事件， 对于地面就不是同时的
关键：在各个参考系中光速都为c 2、地面上同时发生的两个事件，对于运动 的火车也不是同时的
• 情感态度和价值观： • （1）体会相对论崭新的时空观，体会相对论的建立对人
类认识世界的影响。（2）辩证地看待经典物理理论 • 教学重点、难点 ： • 从“同时”的相对性得出运动长度和时间间隔的相对性
在经典物理家的头脑中，如果两个事件在一个
参考系中看来是同时的，在另一个参考系中看来也 一定是同时的，但是如果接受爱因斯坦的两个假设， 我们会得出“同时是相对的”这样一个结论．
而相对论认为：有物质才有时间和空间， 空间和时间与物体的运动状态有关。
人类对于空间、时间更进一步的认识而形 成的新的时空观，是建立在新的实验事实和 相关结论与传统观念不一致的矛盾基础上， 不断发展、不断完善起来的。
小结
一、“同时”是相对的
二、长度的相对性
l l0
1
v
2
c
三、时间间隔的相对性
t t0 1 v 2 c
时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度即
vn
xn
xn1 2T
,
求出打各个计数点时纸带的瞬时速度,再作出
v-t图象,图线的斜率即为做匀变速直线运动物体的加速度.
三､实验器材 电火花计时器或电磁打点计时器､一端附有滑轮的长木板､小
车､纸带､细绳､钩码､刻度尺､导线､电源､复写纸.
四､实验步骤 1.把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌
2.利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法
设x1､x2､x3……为纸带上相邻两个计数点之间的距离,若 Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=……=常数,即连续相等的时间间隔 内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体做匀变速直线 运动.
3.由纸带求物体运动加速度的方法
(1)逐差法:根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2,求a1､a2､a3,再算出a1､a2 ､a3的平均值即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速 度.
四、时空相对性的实验验证
根据相对论，时间 在运动中会进行的比 较缓慢，也就是说， 在空间中高速移动的 时钟，比固定于地面 上的时钟走得慢．
1971年，科学家将铯原子钟放在喷气式飞机中作环 球飞行，然后与地面的基准钟对照．实验结果与理论预 言符合的很好．这是相对论的第一次宏观验证．
早在1941年，科学家通过对宇宙线的 观测证实了相对论的结论，美国科学家罗 西和霍尔在不同高度统计了宇宙线中μ子 的数量，结果与相对论预言完全一致．
2.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,并在绳的另一端挂上 合适的钩码,把纸带穿过打点计时器(纸带要放在复写纸下 面),并把纸带的一端固定在小车的后面.
设T为相邻两计数点之间的时间间隔,则
a1
x4 x1 3T 2
, a2
x5 x2 3T 2
, a3
x6 x3 3T 2
,
加速度的平均值为 a a1 a2 a3 .
3
“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数
据x1､x2､x3……以减小偶然误差.
(2)用v-t图象求加速度:根据匀变速直线运动某段时间中间
关键：相对运动
二、长度的相对性
l0
v
l
车上的人看到的车厢的长度： 车外的人看到的车厢的长度：
l0
l
l l0
1 v 2 c
动尺变短（空间收缩效应）
SY
O
Y′ S′ u
A l B
O′ x●
X X′
1
注意：
长度缩短效应只发生在相对运动的方向上
如上例中的 X 轴方向上，在Y 轴方向上 无长度缩短效应
结论
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
斐克小伙剑术精， 出刺迅捷如流星， 由于空间收缩性， 长剑变成小铁钉.
三、时间间隔的相对性
在站台上看运 动火车上的钟
在火车上看运 动站台上的钟
由光速不变原理便 得到不同的时间间隔
高速运行的列车上，由车厢底部发出的闪光，对 于车上的人来说，闪光是在竖直方向反射的，而车 厢外的人认为被接收的反射光是沿斜线传播的．
15.2《时间和空间 的相对性》
教学目标
• 知识与技能： • （1）同时的相对性；（2）运动长度的收缩；（3）时间
间隔的相对；（4）了解时空相对性的验证；（5）了解相 对论时空观与经典物理时空观的主要区别
• 过程与方法： • （1）理解同时相对性的推演过程男；（2）理解从“同时
相对性”出发得出“运动长度和时间间隔的相对性”的过 程
t t0 1 v 2 c
l l0
1 v 2 c
当两个参考系的
相对速度可与光速相 比时，时间与空间的 相对性才比较明显．
狭义相对论的结论已经完全得到证实，实际 上它已经成为微观粒子研究的基础之一．
五、相对论的时空观
牛顿物理学的绝对时空观：物理学的空间 与时间是绝对分离没有联系的，脱离物质而 单独存在，与物质的运动无关。
h
对于车厢内的人：
t0
2h c
对于车厢外的人： t 4h2 c2 v2
t t0 1 v 2 c
相对速度与动钟延缓效应 (τ =1s）
• V（米/秒） • 0.1c=3×107 • 0.5c • 0.8c • 0.9c • 0.99c • 0.999c • 0.9998c
• T(秒) • 1.01 • 1.15 • 1.67 • 2.29 • 7.1 • 22.4 • 50
§1.4 实验:研究匀变速直线运动
知 识 精 要 高效梳理·知识备考
一､实验目的 1.练习使用打点计时器,学会用打上点的纸带研究物体的运动. 2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法. 3.会利用纸带测定匀变速直线运动的加速度.
二､实验原理 1.打点计时器 (1)作用:计时仪器,每隔0.02 s打一次点. (2)工作条件 电磁打点计时器:6 V以下交流 电源电火花计时器:220 V交流电源 (3)纸带上点的意义: ①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置; ②通过研究纸带上各点之间的间隔,可以判断物体的运动情况.
一、“同时”的相对性
车厢上的人和地面上的人看到车厢中间灯光到 达前后车厢的先后是不一样的．
车上的观察者认为光同时到达车厢的前后两壁 站台上的观察者认为光先到车厢后壁后到前壁
课本P108 思考与讨论
结论： 1、对于运动的火车上同时发生的两个事件， 对于地面就不是同时的
关键：在各个参考系中光速都为c 2、地面上同时发生的两个事件，对于运动 的火车也不是同时的
• 情感态度和价值观： • （1）体会相对论崭新的时空观，体会相对论的建立对人
类认识世界的影响。（2）辩证地看待经典物理理论 • 教学重点、难点 ： • 从“同时”的相对性得出运动长度和时间间隔的相对性
在经典物理家的头脑中，如果两个事件在一个
参考系中看来是同时的，在另一个参考系中看来也 一定是同时的，但是如果接受爱因斯坦的两个假设， 我们会得出“同时是相对的”这样一个结论．
而相对论认为：有物质才有时间和空间， 空间和时间与物体的运动状态有关。
人类对于空间、时间更进一步的认识而形 成的新的时空观，是建立在新的实验事实和 相关结论与传统观念不一致的矛盾基础上， 不断发展、不断完善起来的。
小结
一、“同时”是相对的
二、长度的相对性
l l0
1
v
2
c
三、时间间隔的相对性
t t0 1 v 2 c
时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度即
vn
xn
xn1 2T
,
求出打各个计数点时纸带的瞬时速度,再作出
v-t图象,图线的斜率即为做匀变速直线运动物体的加速度.
三､实验器材 电火花计时器或电磁打点计时器､一端附有滑轮的长木板､小
车､纸带､细绳､钩码､刻度尺､导线､电源､复写纸.
四､实验步骤 1.把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌
2.利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法
设x1､x2､x3……为纸带上相邻两个计数点之间的距离,若 Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=……=常数,即连续相等的时间间隔 内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体做匀变速直线 运动.
3.由纸带求物体运动加速度的方法
(1)逐差法:根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2,求a1､a2､a3,再算出a1､a2 ､a3的平均值即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速 度.
四、时空相对性的实验验证
根据相对论，时间 在运动中会进行的比 较缓慢，也就是说， 在空间中高速移动的 时钟，比固定于地面 上的时钟走得慢．
1971年，科学家将铯原子钟放在喷气式飞机中作环 球飞行，然后与地面的基准钟对照．实验结果与理论预 言符合的很好．这是相对论的第一次宏观验证．
早在1941年，科学家通过对宇宙线的 观测证实了相对论的结论，美国科学家罗 西和霍尔在不同高度统计了宇宙线中μ子 的数量，结果与相对论预言完全一致．