《经典时空观》课件2
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出的光，对地速度都为 c
【精讲精析】 根据狭义相对论的基本假设——光 速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度 为c，相对于地面的速度也为c，对不同的惯性系是 相同的，因此C、D正确，A、B错误． 【答案】 CD
课堂互动讲练
经典力学相对性原理的应用 例1 如图6－1－1所示，在列车车厢的光滑水平面 上有一个质量为m＝5 kg的小球，正随车厢一起以20 m/s的速度匀速前进，现在给小球一个水平向前的F ＝5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和 地面的观察者看到小球的速度分别是多少？
图6－1－1
【自主解答】 对车上的观察者： 物体的初速度 v0＝0，加速度 a＝mF＝1 m/s2 10 s 时速度 v1＝at＝10 m/s. 对地上的观察者： 法一：物体初速度 v0＝20 m/s 加速度相同 a＝mF＝1 m/s2.
(2)非惯性系：牛顿运动定律不能成立的参考系．例 如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察路 边的树木向后方加速运动，根据牛顿运动定律，树 木应该受到不为零的合外力作用．但事实上没有， 也就是牛顿运动定律不成立，即加速运动的物体可 作为非惯性系． 2．伽利略相对性原理的三种表述 (1)表述一：力学规律在任何惯性系中都是相同的． (2)表述二：通过任何力学实验，都不可能发现惯性 系是处于绝对静止状态还是在做匀速直线运动． (3)表述三：任何惯性参考系都是平权的．
经典时空观
课标定位
学习目标： 了解经典力学中运动的相对性及经典时空观． 重点难点： 经典时空观及伽利略速度变换．
课前自主学案
一、牛顿力学中运动的相对性 1．伽利略相对性原理 (1)力学规律在任何惯性系中都是_一__样___的，都可以 用牛顿定律来描述，这就是伽利略相对性原理，又 叫经典的相对性原理. (2)在惯性参考系中，受到合外力为零的物体做 __匀__速__直__线____运动；相对于惯性系做_匀__速__直__线___运 动的参考系，也是惯性系． 2．经典时空观：经典时空观又称绝对时空观，认为 __时__间__和_空__间__是相互独立的、互不相关的． 3．伽利略速度变换
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．
由绝对时空观可导出一个简单的速度变换关 系．在相对地面以速率u开行的车厢内，某人相对 于车厢以速率v′向前急跑时相对地面的速率就是 _v_＝__u_＋__v_′___，如果他向后跑时，相对于地面的速 率就是_v_＝__u_－__v_′_.v. 和v′不一样．速率从一个参考
系变换到另一个参考系的这样的关系式称为伽利 略速度变换公式．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 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． 答案：见解析
ห้องสมุดไป่ตู้
对光速不变原理的理解
例2 判断下列说法是否正确( ) A．在以10100c 竖直方向升空的火箭上向前发出的光， 对地速度一定比 c 大 B．在以10100c 竖直方向升空的火箭上向后发出的光， 对地速度一定比 c 小 C．在以10100c 竖直方向升空的火箭上沿水平方向发 出的光，对地速度为 c
D．在以10100c 竖直方向升空的火箭上向任一方向发
二、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．
核心要点突破
一、理解经典力学的相对性原理应注意的问题 1．两种参考系 (1)惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系．牛顿 运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫惯性 系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参 考系也是惯性系．
10 s末速度v2＝v0＋at＝30 m/s. 法二：根据速度合成法则 v2＝v1＋v0＝(10＋20) m/s＝30 m/s. 【答案】 10 m/s 30 m/s
【方法总结】 在两个惯性系中，虽然观察 到的结果并不相同，一个10 m/s，另一个30 m/s，但我们却应用了同样的运动定律和速 度合成法则．
【精讲精析】 根据狭义相对论的基本假设——光 速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度 为c，相对于地面的速度也为c，对不同的惯性系是 相同的，因此C、D正确，A、B错误． 【答案】 CD
课堂互动讲练
经典力学相对性原理的应用 例1 如图6－1－1所示，在列车车厢的光滑水平面 上有一个质量为m＝5 kg的小球，正随车厢一起以20 m/s的速度匀速前进，现在给小球一个水平向前的F ＝5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和 地面的观察者看到小球的速度分别是多少？
图6－1－1
【自主解答】 对车上的观察者： 物体的初速度 v0＝0，加速度 a＝mF＝1 m/s2 10 s 时速度 v1＝at＝10 m/s. 对地上的观察者： 法一：物体初速度 v0＝20 m/s 加速度相同 a＝mF＝1 m/s2.
(2)非惯性系：牛顿运动定律不能成立的参考系．例 如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察路 边的树木向后方加速运动，根据牛顿运动定律，树 木应该受到不为零的合外力作用．但事实上没有， 也就是牛顿运动定律不成立，即加速运动的物体可 作为非惯性系． 2．伽利略相对性原理的三种表述 (1)表述一：力学规律在任何惯性系中都是相同的． (2)表述二：通过任何力学实验，都不可能发现惯性 系是处于绝对静止状态还是在做匀速直线运动． (3)表述三：任何惯性参考系都是平权的．
经典时空观
课标定位
学习目标： 了解经典力学中运动的相对性及经典时空观． 重点难点： 经典时空观及伽利略速度变换．
课前自主学案
一、牛顿力学中运动的相对性 1．伽利略相对性原理 (1)力学规律在任何惯性系中都是_一__样___的，都可以 用牛顿定律来描述，这就是伽利略相对性原理，又 叫经典的相对性原理. (2)在惯性参考系中，受到合外力为零的物体做 __匀__速__直__线____运动；相对于惯性系做_匀__速__直__线___运 动的参考系，也是惯性系． 2．经典时空观：经典时空观又称绝对时空观，认为 __时__间__和_空__间__是相互独立的、互不相关的． 3．伽利略速度变换
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．
由绝对时空观可导出一个简单的速度变换关 系．在相对地面以速率u开行的车厢内，某人相对 于车厢以速率v′向前急跑时相对地面的速率就是 _v_＝__u_＋__v_′___，如果他向后跑时，相对于地面的速 率就是_v_＝__u_－__v_′_.v. 和v′不一样．速率从一个参考
系变换到另一个参考系的这样的关系式称为伽利 略速度变换公式．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 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． 答案：见解析
ห้องสมุดไป่ตู้
对光速不变原理的理解
例2 判断下列说法是否正确( ) A．在以10100c 竖直方向升空的火箭上向前发出的光， 对地速度一定比 c 大 B．在以10100c 竖直方向升空的火箭上向后发出的光， 对地速度一定比 c 小 C．在以10100c 竖直方向升空的火箭上沿水平方向发 出的光，对地速度为 c
D．在以10100c 竖直方向升空的火箭上向任一方向发
二、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．
核心要点突破
一、理解经典力学的相对性原理应注意的问题 1．两种参考系 (1)惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系．牛顿 运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫惯性 系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参 考系也是惯性系．
10 s末速度v2＝v0＋at＝30 m/s. 法二：根据速度合成法则 v2＝v1＋v0＝(10＋20) m/s＝30 m/s. 【答案】 10 m/s 30 m/s
【方法总结】 在两个惯性系中，虽然观察 到的结果并不相同，一个10 m/s，另一个30 m/s，但我们却应用了同样的运动定律和速 度合成法则．