时间和空间的相对性

高二年级物理学科导学案

题目：时间和空间的相对性

【学习目标】

１．知道狭义相对论关于时空相对性的主要结论

２．了解经典时空观与相对论时空观的主要区别，体会相对论时空观的建立对人类认识世界的影响３．通过实例，了解时间和空间的相对性，体会相对论时空观与低速世界情境的差异。

重点：狭义相对论关于时空相对性的重要结论

难点：“同时”的相对性

【使用说明学法指导】

1．先通读教材，勾画出本节内容的基本知识，再完成教材助读设置的问题，依据发现的问题，然后再读教材或查阅资料，解决问题。

2．独立完成，限时15分钟

I、知识准备

1.狭义相对性原理：在不同的参考系中，一切都是相同的。

2.光速不变原理：的光速在中都是相同的。

II、教材助读

一．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两个事件，在另一个惯性系中观察也是

的。

2.相对论的时空观：“同时”具有性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一惯性系中观察的。

二．长度的相对性

3.经典的时空观：一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做而不同。

4.相对论时空观：“长度”也具有，一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止的长度，但在垂直于杆的运动方向上，杆的长度

5.相对论长度公式：。

三．时间间隔的相对性

6. 经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是的。

7.相对论的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是的，惯性系越大，惯性系中的进行得越慢。非但如此，惯性系中的一切过程都变慢了

8.相对论时间间隔公式：

III、预习自测

1．(1)经典物理学家认为：如果两个事件在一个参考系中是同时发生的，那么在另一个参考系中观察也一定是________发生的．即同时是绝对的，与所在的惯性参考系________．

(2)狭义相对论的时空观认为：同时是________的，即在一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中不一定是________的．

2．(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________________而不同．

(2)相对论的时空观：长度也具有____________，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____，但在垂直于杆的运动方向上，杆的长度______．

(3)相对长度公式：设相对于杆静止的观察者认为杆的长度为l0，称为固有长度，与杆有相对运动的人认为杆的长度为l，杆相对于观察者的速度为v，则l，l0，v的关系是l＝________________________.

3．(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________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________的，惯性系________________越大，惯性系中的______________越慢．非但如此，惯性系中的一切__________________________________________________________．

(3)相对时间间隔公式：设Δτ表示与运动的惯性系相对静止的观察者观测的时间间隔，Δt表示地面上的观察者观测同样两事件的时间间隔，则它们的关系是Δt＝________________________. 4．相对论认为________和________是有联系的，与物质的________________有关．经典物理学则认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间和时间之间没有什么联系．

请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决

I 、学始于疑—我思考 我收获（学习基础）

1、如何理解同时的相对性？

2、如何理解长度的相对性？

3、如何理解时间间隔的相对性？ 学习建议：请同学们用3分钟认真思考这些问题，并结合预习中自己的疑问开始下面的探究学习。

II 、质疑探究—质疑解疑 合作探究（课堂探究开始）

问题

1：

图1

地面上A 、B 两个事件同时发生．如图1所示，对于坐在火箭上沿两个事件发生地点AB 连线飞行的人来说，哪个事件先发生？

问题

2：沿铁道排列的两电线杆正中央安装一闪光装置，光信号到达一电线杆称为事件1，到达另一电线杆称为事件2.从地面上的观察者和运动车厢中的观察者看来，两事件是否是同时事件？

【针对训练】

6．在一惯性系中观测，有两个事件同时不同地，则在其他惯性系中观察，结果是( ) A ．一定同时 B ．可能同时

C ．不可能同时，但可能同地

D ．不可能同时，也不可能同地 【归纳总结】

【拓展提升】

下列关于经典力学的时空观，正确的是( )

A ．经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的

B ．在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关

C ．在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对的不变的量值，而与参考系选取无关

长度的相对性

100 km 的铁路上空有一火箭沿铁路方向以30 km /s 的速度掠过，则火箭上的人看到铁路的长度应该为多少？如果火箭的速度达到0.6c ，则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少？

问题2：如果两条平行的等长的杆在沿自己的长度方向做相对运动，与它们一起运动的两位观 察者会对两杆的长短作出什么判断？

【针对训练】

一个观察者测得运动的米尺长0.5m ，静止时的长度为1m ，求此米尺以多大的速度接近观察者？

【归纳总结】

【拓展提升】

假设地面上有一火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里人，观察的结果是

A ． 这个人是一个矮胖子

B ． 这个人是一个瘦高个子

C ． 这个人矮但不胖

D ． 这个人瘦但不高