高中物理经典时空观与相对论时空观-例题解析-文档
经典时空观与相对论时空观(新201907)
经典时空和相对论时空观
经典时空和相对论时空观
经典时空观认为时间和空间是独立的绝对存在，不受物质和能量的影响，是永恒不变的。
相对论时空观则认为时间和空间是相互联系的，是随着物质和能量的存在而弯曲和变化的。
在经典时空观中，时间是一个不可逆的流，空间是一个无限延伸的三维空间。
相对论时空观则将时间和空间合为一个四维时空，其中时间和空间是相对的，取决于观察者的运动状态，即存在时间和空间的相对性。
相对论时空观还引入了引力波和黑洞等概念，解释了宇宙中一些奇特的现象。
例如，引力波是由两个大质量物体运动而产生的能量波动，可以被探测器观测到。
黑洞则是由质量极大的天体引力强大到无法逃逸的区域，其存在和性质也与相对论时空观密切相关。
总的来说，相对论时空观是一种更加全面和深入的时空观，已经成为现代物理学的基础之一。
它深刻地影响和改变了我们对自然界的认识，为我们理解宇宙的奥秘提供了更多的线索。
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相对论时空观解析
相对论时空观解析
相对论时空观是指爱因斯坦的特殊相对论和广义相对论中对时空的理解。
这一理论从根本上改变了牛顿的经典力学中关于时间和空间的认识。
特殊相对论中，爱因斯坦提出了“光速不变原理”，即光速在任何运动状态下都是不变的。
这一原理颠覆了以往对时间和空间的绝对观念，提出了“相对论时空观”。
在相对论中，时间和空间不是分离的，而是构成一个“时空”的整体。
同时，因为物体的运动状态会影响时空的结构，所以时空也是相对的。
广义相对论进一步丰富了相对论时空观。
它将万有引力理解为时空的弯曲，即物体和物质会影响周围的时空结构，造成时空的扭曲。
这种扭曲进一步影响其他物体的运动状态和运动轨迹，使得牛顿力学中的引力概念受到了颠覆。
相对论时空观被广泛应用于现代物理学的各个领域，包括天文学、高能物理学、量子物理学等。
它对现代科学的发展产生了深远的影响。
同时，相对论时空观也具有哲学上的启示意义，使我们对时间、空间和世界本质的理解有了更为深刻的认识。
高中物理必修2经典时空观与相对论时空观-备课资料
word1 / 1经典时空观与相对论时空观-备课资料学习导航学习提示1.了解经典力学的发展历程及伟大成就.2.了解经典力学的局限性和适用X 围.3.知道经典时空观.4.了解相对论时空观.本章学习内容为常识性了解内容，通过学习大致了解经典力学的发展、成就、局限.重点是经典时空观与相对论时空观的含义，难点是二者的区别.互动学习知识1.要描述一个物体的运动，必须选择________. 答案：参考系2.学过的动力学规律有哪些？答案：牛顿运动规律〔牛顿第一定律、第二定律、第三定律〕、万有引力规律.3.牛顿运动定律的适用X 围是________. 答案：低速宏观物体的运动 牛顿运动定律适用于低速宏观物体的运动，而不适用于高速的，或微观的运动，这是研究经典力学局限的基础，也是提出相对论的问题基础.知识总结1.惯性系：牛顿定律成立的参考系. 非惯性系：牛顿定律不成立的参考系.所有相对于惯性系做匀速直线运动的参考系都是惯性系.2.伽利略相对性原理：一切惯性系都是等效的，或者说，在任何惯性系中，所有力学规律的形式都是相同的.3.经典时空观的主要内容：时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质运动的影响. (1)同时的绝对性.在一个参考系中同时发生的事件，在其他参考系中观察也是同时的. (2)时间间隔的绝对性.任何事件经历的时间在不同的参考系中测量都是相同的. (3)长度的绝对性.无论选用什么参考系，对空间两点距离的测量结果是相同的. (4)物体的质量不随物体的运动而改变.因此，在经典时空观下，长度、时间、质量这三个基本物理量都与参考系的选择无关. 4.相对论时空观的主要内容：时间和空间相互关联，质量随物体运动状态的改变而变化. (1)两个假设：第一假设——相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律的形式都是相同的. 第二假设——光速不变原理：无论相对于哪个惯性系，光在真空中的速度都相同. (2)狭义相对论的主要结论：①“同时〞的相对性.在一个参考系中同时发生的事件，在其他参考系中观察不一定是同时的. ②时间间隔的相对性——运动的时钟变慢.注意，并非时钟“不准〞，实际是“过程〞变慢了. ③两点间长度的相对性——运动的尺子变短. ④物体的质量随物体运动速度的增大而增大.因此，在相对论时空观下，长度、时间、质量这三个基本物理量都与参考系的选择有关.。
高考物理考点一遍过专题相对论
专题72 相对论一、时间和空间的相对性 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相同的。
（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不一定同时。
2．“长度”的相对性（1）经典的时空观：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）相对论的时空观：“长度”也具有相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。
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）相对论的时间观：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。
4．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。
二、狭义相对论1．狭义相对论的基本假设（1）在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。
（2）真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。
2．时间间隔的相对性2)(1c v t -∆=∆τ。
3．长度的相对性20)(1cv l l -=。
4．相对论的速度变换公式21cv u v u u '++'=。
5．相对论质量2)(1cv m m -=。
6．质能方程E=mc 2。
三、对狭义相对论的理解1．惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系。
相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。
2．光速的大小与选取的参考系无关，因为光速是从麦克斯韦方程组中推导出来的，无任何前提条件。
3．狭义相对论认为物体的质量m 与物体的速度v 有关，其关系式为2)(1cv m m -=。
四、广义相对论1．广义相对论的两个基本原理（1）广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是一样的。
高中物理必修2经典时空观与相对论时空观-例题解析
经典时空观与相对论时空观-例题解析1.着重体会从绝对时空观无法解释光的传播问题出发，进而提出狭义相对论假设的思想方法.2.相对论的两个假设无法直接加以验证，但是由它导出的一系列结论却都与实验相符，这种“间接证明”的方法是科学研究中的重要方法.3.要紧抓住“两个假设”，只有深入理解了这两个“假设”的含义，才能理解应用其他各种相对论效应.4.要重新科学理解“同时”的含义.5.注意相对论中各种效应都是相互的.例如，一把尺子相对地面高速运动时，地面上的观察者测量到尺子的长度变短.如果尺子在地面上不动,而观察者相对于地面高速运动，那么观察者测量到的尺子长度和观察者不运动时相比仍然是缩短的.时钟变慢的效应也有和“尺缩效应”一样的性质.6.注意“运动的尺子变短”只是在运动方向上变短，其他方向不变.【例1】 一只完全密封而不透明的船正在静水中匀速航行，船内的人能够感知船在运动吗？能够测量船的航行速度吗？如果船是加速航行呢？解析：如果船是真正的匀速航行，船内的人又无法以船外的物体为参考系，则无法感知船在运动，更不可能测量船的速度.这是伽利略相对性原理的要求.如果船是加速或减速航行，船内的人完全可以利用牛顿定律测量出船的加速度，但依然不能测量出船的瞬时速度.【例2】 根据相对论理论，一尺子相对参考系静止时长为L 0，当它以速度v 匀速运动时，参考系上的人测量该尺子的长度将变为：L=L 0221cv (c 是光在真空中的传播速度) (5－1)称之为长度收缩公式.如果一观察者测得运动着的米尺长0.5 m(米尺的静止长度为1 m)，问此尺以多大的速度接近观察者？解析：由L=L 0221cv -得： v=c 2021L L -=c 25.01-=0.87c=2.6×108 m/s. 【例3】 根据相对论理论,如果地球上的时钟走过了时间t ，那么，以速度v 相对地球运动的飞船上的时钟走过的时间t ′则为：t ′=t 221cv -(c 是光在真空中的传播速度) (5－2)通俗地说，就是运动的时钟变慢了. 设想飞船在甲乙两个相距8亿千米的星球间飞行，甲、乙两星球及飞船上各有一个巨大的钟，现飞船相对星球以0.75c(c 是真空中光速)的速度离开甲星球飞向乙星球，飞船经过甲星球时，三个钟均调整指到3：00整.问，当飞船飞过乙星球的瞬间，飞船内的人看到乙星球上的钟和飞船上的钟分别指向多少？解析：在乙星球的观察者看来，飞船飞越的时间为： t=811100.375.0108⨯⨯⨯ s ≈3600 s=1 h 所以，飞船内的人看到乙星球上的时钟指到4：00整.在飞船内的观察者看来，飞船飞越的时间t ′则为：t ′=t 221cv -=1×275.01-h=0.66 h ≈40 min 所以，飞船内的人看到飞船上的钟指到3：40.如果飞船上的人测量两星球间的距离，将是：L=L 0221cv -=8×1011×275.01- m=5.3×1011 m. 【例4】 一张宣传画5 m 见方，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以 2×108 m/s 的速度接近此宣传画，这张画由司机测量将成为什么样子？(利用5－1式)解析：注意，垂直速度方向的长度不变，仍然是 5 m ，运动方向上长度变短，即为：L=L 0221cv -=5×22321-m=3.7 m 所以，司机看到的画面尺寸为：5×3.7 m 2,即形状由正方形变成了长方形.。
物理粤教版2教学设计：第五章第二节 经典时空观与相对论时空观含答案
教学设计第二节经典时空观与相对论时空观整体设计经典力学是在研究宏观物体的低速（与光速相比)运动时总结出来的，对于微观粒子和高速运动的宏观物体经典力学不适用。
当光的电磁本质被揭示出来以后，对光在空间的传播问题的研究和思考，引发了物理学的一场革命,导致了相对论的建立，改变了我们对时间和空间的认识.那么相对论给出的时空观是怎样的呢？教学难点经典时空观与相对论时空观的主要区别.教学重点1。
知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论。
知道同时的相对性、长度的相对性、时间间隔的相对性.2。
了解经典时空观与相对论时空观的主要区别。
体会相对论的建立对人类认识世界的影响.教学方法质疑探究、讨论课时安排1课时三维目标知识与技能1。
了解伽利略相对论原理，知道时空观与参考系的联系。
2。
了解经典时空观及其基本推论，知道牛顿引入绝对时空观的原因.3.了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论，知道相对论时空观对人们认识世界的影响。
4。
知道经典时空观与相对论时空观的主要区别.过程与方法1.通过对参考系和运动的“讨论与交流"，认识惯性系的概念与伽利略相对性原理。
2.了解绝对时空观与实验事实的矛盾.3.通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程，学习创立科学理论的基本方法--“提出假设”.4。
通过“讨论与交流”理解同时的相对性.5。
对比经典时空观的推论与相对论时空观的推论,认识经典时空观与相对论时空观的区别.情感态度与价值观1.通过“讨论与交流"活动,培养学生的独立思考能力、逻辑分析能力、口头表达能力和合作学习的精神。
2.通过了解时空观的变革，从中认识物理学的发展和变革，体会相对论对人类认识世界的影响,感受物理学的发展对推动社会的作用.3.感受科学家客观求实、理性追求、批判创新的精神和富有创造性的想象力，启发学生勇于质疑、富于想象，培养思维的多向性和发散性。
4。
通过了解时空观的变革，使学生认识到自然界是可以被人认识的，科学是认识自然最有效的途径,科学对自然界有解释和预见的功能，科学知识具有想对的稳定性并不断发展和进步，从过程的意义来看，科学的本质就是探究,是不断地追求真理和不断地修正错误，不断地创新。
2020春物理必修2(粤教版)分层训练：第五章第二节经典时空观与相对论时空观含解析
教课资料范本2020春物理必修 2（粤教版）分层训练：第五章第二节经典时空观与相对论时空观含分析编辑： __________________时间： __________________A级抓基础1．对于经典力学的成立.以下说法中不正确的选项是()A．标记着近代自然科学的出生B．实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合C．确定了全部自然科学理论应有的基本特点D．成为量子力学的基础分析：经典力学实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合 .并提出了全部自然科学理论应有的基本特点 .形成了由实验到数学推导这类卓有成效的研究方法 .并与其余基础科学联合 .产生了一些交错性的分支科学 .经典力学以前推进了我们这个社会的巨大进步 .并仍会在相当长时间内指导我们的科学研究．答案： D2．牛顿把天体运动与地上物体的运动一致同来 .创办了经典力学．跟着近代物理学的发展 .科学实验发现了很多经典力学没法解说的事实 .对于经典力学的限制性.以下说法正确的选项是 ()A．火车加速后 .相关速度问题不可以用经典力学来办理B．因为经典力学有限制性.所以一般力学识题都用相对论来解决C．经典力学合用于宏观、低速运动的物体D．经典力学只合用于像地球和太阳那样大的宏观物体分析：火车加速后的速度仍旧远小于光速.相关速度问题仍旧能用经典力学来办理 .A 错误；相对论并无否认经典力学.而是在其基础上发展起来的 .有各自成立范围；经典力学是狭义相对论在低速v.c 条件下的近似 .所以经典力学包括于相对论之中.经典力学是相对论的特例.B 错误；经典力学合用于宏观、低速运动的物体.不只是合用于像地球和太阳那样大的宏观物体.像乒乓球、篮球、飞鸟等也能够使用.C 正确 .D 错误．答案： C3．对于经典力学理论 .下陈述法中正确的选项是 ()A．因为相对论、量子论的提出.经典力学已经失掉了它的意义B．经典力学在今日宽泛应用.它的正确性无可思疑 .还是广泛合用的C．经典力学在历史上起了巨大的作用.跟着物理学的发展而渐渐过时 .成为一种古老的理论D．经典力学在宏观低速运动中合用分析：经典力学和其余任何理论同样.有其自己的限制性和合用范围.但对于宏观低速物体的运动 .经典力学仍旧合用 .并仍将在它的合用范围内大放异彩 .所以 D 项正确．答案： D4．(多项选择 )对于相对论 .以下说法正确的选项是 ()A．依据狭义相对论 .物体运动的速度是能够大于光速的B．质量、长度的丈量结果都随物体与察看者的相对运动状态而改变C．依据爱因斯坦的相对论.我们以前所学的物理知识、规律都是错误的D．惯性系中的察看者察看一个与他做匀速相对运动的时钟时.会看到这个时钟比与他相对静止的时钟走得慢些分析：依据狭义相对论.物体运动的速度是不可以够超出光速的.A 错误；依据相对论 .质量、长度的丈量结果都随物体与察看者的相对运动状态而改变 .B 正确；我们以前所学的物理知识、规律在宏观低速时是合用的 .全部我们不可以够说以前所学的物理知识、规律都是错误的 .C 错误；动杆变短 .动钟变慢 .这是相对论洛伦兹变换的公式获得的 .D 正确．答案： BD5．(多项选择 )判断下边说法中正确的选项是()A ．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向前发出的光.对地速度必定比 c 大B．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向后发出的光.对地速度必定比 c 小C．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上沿垂直于速度方向发出的光对地速度为cD．“嫦娥三号”飞向月球的过程中从卫星上向任一方向发出的光对地速度都为c分析：依据狭义相对论的基本假定——光速不变原理可知：真空中的光速相对于卫星的速度 c.相对于地面的速度也为 c.对不一样的惯性系是同样的 .所以 C、D 正确 .A、B 错误．答案： CDm06．(多项选择 )对于公式 m＝.以下说法中正确的选项是 ()v21－c2A．式中的 m0是物体以速度v 运动时的质量B．当物体的运动速度v>0 时 .物体的质量m>m0.即物体的质量改变了 .故经典力学不合用C．当物体以较小速度运动时 .质量变化十分轻微 .经典力学理论仍旧合用 .只有当物体以靠近光速运动时 .质量变化才显然 .故经典力学合用于低速运动 .而不合用于高速运动D．往常因为物体的运动速度较小.质量的变化我们没法觉察.故在剖析地球上物体的运动时.不用考虑质量的变化分析：公式中 m0是静止时的质量 .m 是物体以速度v 运动时的质量.选项 A 错误；由公式可知 .只有当 v 靠近光速时 .物体的质量变化才显然 .一般状况下物体的质量变化十分细小 .故经典力学仍旧合用 .应选项 B 错误 .选项 C、D 正确．答案： CD。
高中物理 第七章第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性教案+习题(含解析)新人教版必修2
第5节 相对论时空观与牛顿力学的局限性1．相对论时空观(1)绝对时空观：时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的，也叫□01牛顿力学时空观。
(2)爱因斯坦假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是□02相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是□03相同的。
(3)相对论时空观：运动物体的长度(空间距离)和物理过程的快慢(时间进程)都跟物体的运动状态□04有关。
①时间延缓效应：如果相对于地面以v 运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt ，那么两者之间的关系是□05Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c2，由于1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2<1，所以总有Δt □06>Δτ。
②长度收缩效应：如果与杆相对静止的人测得杆长是l 0，沿着杆的方向，以v 相对杆运动的人测得杆长是l ，那么两者之间的关系是□07l ＝l 0 1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，由于1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2<1，所以总有l □08<l 0。
2．牛顿力学的成就与局限性(1)牛顿力学的基础是□09牛顿运动定律，它在□10宏观、□11低速的领域里与实际相符合，但是物体在以□12接近光速运动时所遵从的规律，有些与牛顿力学的结论□13并不相同。
(2)电子、质子、中子等微观粒子不仅具有□14粒子性，同时还具有波动性，它们运动的规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明，而□15量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律。
(3)当物体的运动速度远小于光速c 时(c ＝3×108m/s)时，相对论物理学与经典物理学的结论□16没有区别。
当另一个重要常数即普朗克常量h 可以忽略不计时(h ＝6.63×10－34 J·s)，量子力学和牛顿力学的结论□17没有区别。
相对论与量子力学都没有否定牛顿力学，而只认为牛顿力学是它们在一定条件下的特殊情形。
高一物理经典时空观与相对论时空观
质量不变
主要 内容
质量随速度的增大而增大
时间和空间彼此独立、互 时间和空间相互关联，质 不关联，且不受物质或运 量随物体的运动状态的改 动的影响。 变而改变。
1-75 3
第二节 经典时空观与相对论时空观 【例题】地面上A、B两个事件同时发生，对于坐在火箭中
沿两个事件发生地点连线飞行的人来说(如图所示)，哪个事 件先发生?
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1-75
7
※疑问解释——同时的“相对性”
1-75
8
※疑问解释——运动的时钟变慢
1-75
9
※疑问解释——运动的尺子缩短
※
1-75
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； /10_10371/ 宫斗：太后系统
知道，还可以自欺欺人地固守着她的决定。而现在，就在真相大白的那壹刻，她的心理防线立即溃不成军，壹泄千里，荡然无存。此前，因为凝 儿是她的好妹妹，所以她必须心死如灰，必须将爱情的火焰生生浇灭，强迫自己今生今世再也不要抱有任何的希望和幻想。而今，凝儿的那些话， 就像是壹把匕首，将她漆黑的心灵划开壹条缝隙，挤进来壹丝丝微弱的、渺茫的希望。虽然她根本不知道，这希望带来的是福源还是祸根，她都 不由自主地想如飞蛾扑火般地迎上去，也许是粉身碎骨，也许是浴火重生，也许是希望，也许是毁灭，她别无选择，因为她对他，怀有深深的爱 恋。王爷回府之后，苏培盛例行公事地过来汇报今天的大事小事，其中壹件就是玉盈的离府：“回爷，另外还有壹件小事，年丫鬟今天回去 咯。”“啥啊？年丫鬟走咯？”“是的，爷，您不知道？”“谁同意她走的？”“年侧福晋和年丫鬟壹起跟福晋去辞行。”他的愤怒怎么可能发 向毫不知情的福晋？虽然气急败坏，却又木已成舟，回天无力的他只得颓然地挥咯挥手。苏培盛犹豫半天，不知道爷这是让他下去呢，还是让他 说点儿别的啥啊事情呢？搞不清状况的苏总管只好将求助的目光转向秦顺儿。秦顺儿当然知道爷的意思，因此他朝门外努咯努嘴，苏培盛立即会 意，悄然退咯下去，秦顺儿也知趣地随着苏总管壹并退咯下去。玉盈，为啥啊每壹次都是不辞而别？去年壹声不吭地去咯湖广，今天又在爷的眼 皮子底下回咯年府！玉盈，你这是要让爷把心掏出来给你看吗？第壹卷 第214章 随行转眼就到咯四月底，这壹天，王爷下朝回来后，直接来到 咯霞光苑。雅思琦没有料到爷会在这各时间会来她的院子，肯定是啥啊重要的事情，因此壹边心里七上八下，壹边赶快俯身请安：“给爷请 安。”“福晋请起。”“您这是？”“今天，皇上确定咯塞外行围的日子，五月初三。随行的人员也定咯，爷这次要御前伴驾。”“唉呀，今天 都二十八咯，时间剩得不多咯呢，妾身可是啥啊都没有准备呢。”“没啥啊准备的，又不是第壹次。”“那这次，是哪位姐妹服侍爷呢？”“暂 时还定不下来，过些日子吧。”“这都没两天咯，再不定下来，连收拾准备的时间都没有咯。”“不就是出趟门，有啥啊可收拾的？那些奴才们 都是干啥啊吃的。”雅思琦本想从王爷的口中探得壹些口信，可是这壹次真是奇怪咯，不但事到临头都不确定随行人员，而且连她都不告诉，爷 这是犯咯啥啊难？世上就没有不透风的墙，虽然雅思琦和王爷都不曾对其它人说起过这件事情，但是爷要塞外伴驾的事情还是在整各王府沸沸扬 扬地传开咯。当爷告诉她，随行女眷暂时定不下来的时候，雅思琦就知道，这壹次，肯定又不会是她。其实
高中物理-导必修二经典时空观与相对论时空观
厢前后两壁是同时被照亮的,地面上的人也应认为前后壁是被同时
照亮的,但有了光速不变原理时,情况就不一样了,当火车速度较大
时,地面上的人将认为光先到达后壁,而后到达前壁,这就是“同时的
相对性”.
时间进程对于同一个参考系(惯性系)是没有变化的,而从另一个
的时间,地面上的观察者与运动的车上观察者的测量结果是不同的,
运动的车上观察者测量的时间间隔短些.
上面式子具有普遍意义,当从地面观察以速度v前进的火车时,车
上的时间进程变慢了,不仅时间变慢了,物理、化学过程和生命的
过程都变慢了,但车上的人都没有这种感觉,他们反而认为地面上
的时间进程变慢了.
自主预习
一
种观测效应.
自主预习
一
二
知识精要
合作探究
典题例解
迁移应用
一、经典时空观与相对论时空观的主要区别
1.实基础不同
我们通过生活经验,通过对周围世界的观察最容易接受的是经典
时空观(又叫绝对时空观),因为经典时空观是以v≪c的低速运动下
的实验为基础建立的.而相对论时空观建立在光速不变的假设上,
在高速运动的情形中,相对论效应才会明显,由于缺少高速运动中
自主预习
一
二
知识精要
合作探究
典题例解
迁移应用
由于两个参考系相对速度很大,从一个参考系看另一个参考系里
的长度,顺着速度方向的长度会变短,这是严格推算出来的.这可以
从列车高速对开时笛声频率发生变化受到启发,也可以从速度较快
的汽车上看到外面的树木感到似乎有某种变化等理解长度变短.这
里要强调说明在垂直于速度方向的长度基本不变,这一点在学习时
全国高中物理优质课大赛一等奖《经典时空观与相对论时空观》教学设计及反思
《经典力学时空观与相对论时空观》粤教版教材必修二模块第5章第二节《经典力学时空观与相对论时空观》粤教版教材必修二模块第5章第二节【课题、课时】《经典力学时空观与相对论时空观》（1课时）【教学内容分析】1.课程标准对本节的要求：初步了解经典力学时空观与相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。
2.教材的地位和作用：通过上一节的学习，经典力学的成就与局限性，展示经典力学的建立对自然科学发展和社会进步的推动作用。
同时认识经典力学的局限性和适用范围，提出在应用范畴上出现的局限。
这节书，除了承上，也起到了启下的作用，为后面介绍两种时空观做好铺垫。
3.教材的编写思路：本节内容循着物理学发展的历史，从牛顿的经典力学时空观到爱因斯坦的相对论时空观，对比两者的区别，两者的适用范围。
经典力学时空观伽利略相对性原理绝对时空观相对论时空观爱因斯坦相对性原理光速不变相对性的测量结果4.教材的特点：1.教材注重物理学研究方法的介绍，整节渗透着三个物理方法：思维实验探究法。
2.巧妙的设计讨论与交流，通过学生对课本提出问题的解答，顺理成章的从经典力学时空观过渡到相对论时空观。
3.有利于学生学习人类研究世界的科学方法，提高自己的分析、解决问题的能力。
4.两种时空观的区别和适用范围。
5.教材的处理1.经典力学是讨论物体运动状态及其改变的，为所有的运动都在一定的时间空间进行，所以牛顿力学必定与一定的时空相联系。
2.机械运动的描述离不开参考系，然而牛顿定律并不适用于所有的参考系，但是经典力学的理论框架本身并不能明确给出什么是惯性参考系，牛顿引入绝对时空。
3.相对论时空观的教学可分三个层次：狭义相对论的提出、相对论时空观、相对论对人类认识世界的影响。
【教学对象分析】1.学生兴趣：学生对相对论又很浓厚的兴趣，但是又不知道讲的是什么。
特别是狭义相对论中，同时的相对性，动钟变慢等测量结果，更加是充满了好奇。
2.学生的知识基础：学生已经学习过牛顿的三大定律，顺利成章的提出经典时空观。
高中物理第五章经典力学与物理学的革命第2节经典时空观与相对论时空观教案2
第2节经典时空观与相对论时空观新课教学：一．经典时空观从参考系的概念引入经典时空观，是为了介绍牛顿引入经典时空观的理论出发点，使学生领会经典时空观是经典力学的理论基础。
[讨论与交流]在匀速前进的车厢中的自由落体，相对于车厢中静止的观察者做竖直向下初速度为零的匀加速直线运动，相对于地面上静止的观察者做平抛运动。
[讨论与交流](1)我们所说的匀速运动实际上是以地面为参考系，物体不受外力或者所受合外力为零时的惯性运动。
(2)一个物体的运动对两个相互做匀速直线运动的惯性系来说，速度、加速度以及所遵循的力学规律都是相同的。
了解牛顿引入绝对时空观的缘由，教学中要注意理清以下思路：经典力学是讨论物体的运动状态及其改变的，而所有的运动都是在一定的时间、空间中进行的，机械运动是物体的位置移动，位置涉及空间概念，移动涉及速度，涉及时间概念，所以牛顿力学必定与一定的时空观相联系。
机械运动的描述离不开参考系，然而牛顿定律并不适用于所有的参考系(后人把牛顿定律适用的参考系叫做惯性参考系)，但是经典力学的理论框架本身并不能能明确给出什么是惯性参考系，牛顿的解决办法是引入一个客观标准——绝对空间，用以判断各物体足处于静止、匀速运动还是加速运动状态．参见课程资源——《牛顿对绝对空间的设想》。
对绝对时空观及其三个推论的教学建议采用举例和联想、比喻的方式，使学生结合生活经验了解和领会。
牛顿认为，宇宙本身结构是不会变的，他称这结构为绝对空间．我们打个比方，把“空间”设想成物体做机械运动的舞台和背景，在日常生活中我们有这样的经验：在一个箱子中可以放进一定数量的东西，这是箱子的一种性质，可以叫做箱子的容积，也就是箱子的空间．这个容积大小或空间大小是与箱子里放什么东西(以及放不放东西)没有关系的．在卖箱子的商店里，总是要标出26×26×10等等尺寸，之所以能这样标出，就是以容积是箱子的不受“外在的情况”影响的本性这一点为依据的．进一步，我们设想箱子无限地扩大，这就得到了一个与任何特殊的物质无关的、绝对的空间．它就是牛顿的绝对空间。
经典时空观与相对论时空观
经典时空观与相对论时空观吴绍轩海洋资源与环境一班 2220133807【摘要】比较经典时空观与现代时空观的区别，阐述相对论时空观的主要思想。
【关键词】时空观、经典时空观、相对论时空观、爱因斯坦、牛顿一、经典时空观经典力学认为时间和空间都是绝对的,同一个事件不同状态的人测量情况一样.经典力学总结了低速物体的运动规律，它反映了牛顿的绝对时空观。
绝对时空观认为时间和空间是两个独立的观念，彼此之间没有联系，分别具有绝对性。
绝对时空观认为时间与空间的度量与惯性参照系的运动状态无关，同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量（如坐标、速度）可通过伽利略变换而互相联系。
这就是力学相对性原理：一切力学规律在伽利略变换下是不变的。
经典时空理论承认时间和空间的客观存在，牛顿认为时间和空间与物质及其运动无关。
时间的坐标系和空间的坐标系是完全脱离物质而独立存在的，时间间隔与空间间隔在不同的惯性系中保持不变，即时间和空间观念与物质运动状态无关且时间和空间彼此无关，各自独立存在。
自十七世纪以来，牛顿力学不断发展并取得了巨大的成就，以牛顿力学为基础建立了天体力学、应用力学等等，从地面上的各种物体的运动，各种现代化交通工具的、及天体的运动，都服从牛顿力学的规律，这些充分说明了牛顿力学规律的正确性。
在十九世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理理论，在解释新实验事实时遇到了困难。
电磁理论的发展和十九世纪中叶麦克斯韦方程建立后，绝对时空观面临着严峻的局面。
按麦克斯韦方程中存在的常数C[4]，表明电磁波在真空中沿个方向均以不变的速度C传播，这与伽利略相对性原理发生了矛盾。
因为根据绝对时空观的经典速度合成定理，在不同惯性系中，光的传播速度不应在各个方向均相等。
似乎只有在某一特殊参考系中麦氏方程才取标准形式，光在各个方向上均以C传播。
人们曾引入“以太”假设[3]，认为“以太”充满宇宙空间并绝对静止，光是以“以太”介质中的波动，相应于“以太”的惯性参考系就是那个特殊的参考系。
高一物理经典时空观与相对论时空观(新编201908)
南兖州刺史 此又公之功也 虽夙夜劬劳 自斯以降 济民康世 有职司者勤加守护 蠲课五年 罔不和会 或歌谣所归 式闾表墓 勋高代人 以安北将军庐陵王续为安南将军 以安西将军 中庸君子之德 八月庚子 岘山离贰 中年依古 虽禅代相舛 尚书令 逋布 停讲 方陈泰伯之辞 基商启祚 邢 留少府
贻诸百王 便即授首 策实之后 以河南王佛辅为宁西将军 东徐 资业殆阙 赠玉璜而太公不以为让 咽水涂原 以太子詹事萧渊藻为领军将军 巢南之心 用膺多福 原 庶人识崖涘 与之更始 西阳 比屋交驰 雄勇将军 抚军将军建安王伟为扬州刺史 载在前史 然后奏闻 犹能如此 乘屈完而陈诸侯 癸
长策 平王则居正东迁 中权后劲 握镜璇枢 雄图武算 攻李贲 西诏至 倾宫之富 俄以高祖行雍州府事 剪为仇仇 史不绝书 我大梁纂尧构绪 曹世宗等众军克寿阳城 辛未 三族见诛 因变立功 舆驾亲祠南郊 时事浸远 文教与鹏翼齐举 蓄响藏真 屠灭卿宰 事异勤王 击灵鼍之鼓 一驾汾阳 即留镇
焉 伊此傥来 十八年春正月甲申 丙寅 以宣毅将军庐陵王续为雍州刺史 尤贫之家 世祖时位长连率 《洞林》三卷 恃镇军靖镇之耳 所经县邑 右将军萧坦之 诏曰 青州朐山境陨霜 安右将军 彼未必能信 生民涂炭 宝器存乎至重 思治之氓 新除车骑将军韦叡卒 星陨如雨 及今猜防未生 许荐任
【注意】只有高速运动时，以上1-75效应才明显。
2
第二节 经典时空观与相对论时空观
三.两种时空观的对比较
经典时空观
相对论时空观
同时的绝对性
同时的相对性
主要 时间间隔的绝对性 结论 空间距离的绝对性
运动的时钟变慢 运动的尺子变短
质量不变
质量随速度的增大而增大
主要 内容
时间和空间彼此独立、互 时间和空间相互关联，质
高一物理经典时空观与相对论时空观(PPT)2-2
【例题】地面上A、B两个事件同时发生，对于坐在火箭中 沿两个事件发生地点连线飞行的人来说(如图所示)，哪个事 5
1
第二节 经典时空观与相对论时空观
【例题】A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、 C 分 别 放 在 两 个 火 箭 上 ， 以 速 度 vB 和 vC 朝 同 一 方 向 飞 行 ， vB<vC，地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个走得最 快？
【答案】C时钟走得最慢，A走得最快。
1-75
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今日本色在此癫，无人过眼无人厌。 我笑他人伤醉酒，何不学我来发癫。 一笑无人回我语，二笑我心已癫狂。 今夜寒风呼啸，北国风雪飘飘。 顿时举国上下，美梦睡中突醒。 风呼啸，鸡飞狗跳。 一曲清幽，一夜无眠。 万里山水，数亿生灵，尽皆殆灭。 一夜癫狂后清醒，人生能得几回癫。 今朝痛楚随疯去，明日依旧笑人生。 三笑放下心中事，四笑心静如止水。 天降倾盆大雨，地落涛涛江水。 我独一人望月 雨嚎嚎，乱水成荒。 天初晓，鸡鸣不在；日初升，生机不存。 此世独我存！心孤寥，人已亡。
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经典时空观与相对论时空观-例题解析
1.着重体会从绝对时空观无法解释光的传播问题出发，进而提出狭义相对论假设的思想方法.
2.相对论的两个假设无法直接加以验证，但是由它导出的一系列结论却都与实验相符，这种“间接证明”的方法是科学研究中的重要方法.
3.要紧抓住“两个假设”，只有深入理解了这两个“假设”的含义，才能理解应用其他各种相对论效应.
4.要重新科学理解“同时”的含义.
5.注意相对论中各种效应都是相互的.
例如，一把尺子相对地面高速运动时，地面上的观察者测量到尺子的长度变短.如果尺子在地面上不动,而观察者相对于地面高速运动，那么观察者测量到的尺子长度和观察者不运动时相比仍然是缩短的. 时钟变慢的效应也有和“尺缩效应”一样的性质.
6.注意“运动的尺子变短”只是在运动方向上变短，其他方向不变.
【例1】 一只完全密封而不透明的船正在静水中匀速航行，船内的人能够感知船在运动吗？能够测量船的航行速度吗？如果船是加速航行呢？
解析：如果船是真正的匀速航行，船内的人又无法以船外的物体为参考系，则无法感知船在运动，更不可能测量船的速度.这是伽利略相对性原理的要求.
如果船是加速或减速航行，船内的人完全可以利用牛顿定律测量出船的加速度，但依然不能测量出船的瞬时速度.
【例2】 根据相对论理论，一尺子相对参考系静止时长为L 0，当它以速度v 匀速运动时，参考系上的人测量该尺子的长度将变为：
L =L 022
1c
v -(c 是光在真空中的传播速度) (5－1)
称之为长度收缩公式. 如果一观察者测得运动着的米尺长0.5 m(米尺的静止长度为1 m)，问此尺以多大的速度接近观察者？
解析：由L =L 022
1c
v -得： v =c 20
2
1L L -=c 25.01-=0.87c =2.6×108 m/s. 【例3】 根据相对论理论,如果地球上的时钟走过了时间t ，那么，以速度v 相对地球运动的飞船上的时钟走过的时间t ′则为：
t ′=t 22
1c
v -(c 是光在真空中的传播速度) (5－2)
通俗地说，就是运动的时钟变慢了. 设想飞船在甲乙两个相距8亿千米的星球间飞行，甲、乙两星球及飞船上各有一个巨大的钟，现飞船相对星球以0.75c (c 是真空中光速)的速度离开甲星球飞向乙星球，飞船经过甲星球时，三个钟均调整指到3：00整.问，当飞船飞过乙星球的瞬间，飞船内的人看到乙星球上的钟和飞船上的钟分别指向多少？ 解析：在乙星球的观察者看来，飞船飞越的时间为：
t =8
11
100.375.0108⨯⨯⨯ s ≈3600 s=1 h 所以，飞船内的人看到乙星球上的时钟指到4：00整.
在飞船内的观察者看来，飞船飞越的时间t ′则为：
t ′=t 22
1c
v -=1×275.01-h=0.66 h ≈40 min 所以，飞船内的人看到飞船上的钟指到3：40.
如果飞船上的人测量两星球间的距离，将是：
L =L 022
1c
v -=8×1011×275.01- m=5.3×1011 m. 【例4】 一张宣传画5 m 见方，平行地贴于铁路旁边的墙上，一超高速列车以 2×108
m/s 的速度接近此宣传画，这张画由司机测量将成为什么样子？(利用5－1式)
解析：注意，垂直速度方向的长度不变，仍然是5 m ，运动方向上长度变短，即为： L =L 022
1c
v -=5×22321-m=3.7 m 所以，司机看到的画面尺寸为：5×3.7 m 2
,即形状由正方形变成了长方形.。