第十五章第一节相对论的诞生第二节时间和空间的相对性

第十五章相对论简介
第一节相对论的诞生
第二节时间和空间的相对性
[学习目标] 1.知道经典的相对性原理，知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设． 2.知道狭义相对论的几个主要结论． 3.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．
一、相对论的诞生(阅读教材P96～P98)
1．经典的相对性原理
(1)惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系．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)伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的．
2．狭义相对论的两个基本假设
(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．
(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．
拓展延伸►———————————————————(解疑难)
力学的相对性原理和狭义相对论的区别
力学的相对性原理指的是力学现象对一切惯性系来说都遵从同样的规律；或者说，在研究力学规律时，一切惯性系都是等价的、平权的．因此无法借助力学实验的手段确定惯性系自身的运动状态．而狭义相对论指的是物理规律(不论是力学规律还是电磁规律)在所有惯性系中都是相同的，因此各个惯性系都是等价的，不存在特殊的绝对的惯性系．因此狭义相对论所指范围更大，内容更丰富．
1.(1)静止或匀速直线运动的参考系是惯性系．()
(2)由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研究力学问题时可以选择任何惯性
系．()
(3)在不同的惯性系中，光速是不相同的．()
提示：(1)√ (2)√ (3)× 二、时间和空间的相对性(阅读教材P 98～P 103)
1．“同时”的相对性
(1)经典物理学认为：如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的． (2)狭义相对论的时空观认为：同时是相对的，即在同一个参考系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个参考系中不一定是同时的．
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．与杆相对静止的人认为杆长为l 0，与杆相对运动的人认为杆长是l ，那么两者之间的关系是：l ＝l 01－⎝⎛⎭⎫v c 2
． 3．时间间隔的相对性
(1)经典物理学认为：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，它们的时间间隔是不同的．
设Δτ表示相对事件发生地静止的惯性系中观测的时间间隔，Δt 表示相对事件发生地以v 高速运动的参考系中观察同样两事件的时间间隔，则它们的关系是Δt ＝Δτ
1－⎝⎛⎭⎫v c 2 .
4．相对论的时空观
(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．
拓展延伸►———————————————————(解疑难)
1．不同惯性系中的观测者对同一物体进行观测，测得的结果并不相同，而物体本身不收缩．
2．在垂直于运动方向不发生收缩效应现象．
3．由于运动是相对的，在某一个参考系中观察另一个不同参考系里发生的物理事件时，总能感到时间延缓效应．
2.经典时空观和狭义相对论时空观中，空间和时间有什么不同？
提示：经典时空观中空间和时间是绝对的，与物质的运动状态无关；在狭义相对论时空观中，空间和时间是相对的，与物质的运动状态有关．。