6.1牛頓力學(xué)中運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性.3狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)時(shí)間、長(zhǎng)度的相對(duì)性 學(xué)案2020年教科

1、6.1 頓力學(xué)中運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性-6.3 狹相對(duì)論 的兩個(gè)基本假設(shè)時(shí)間、長(zhǎng)度的相對(duì)性 學(xué)案 （2020 年教科版高中物理選修 3-41 牛頓力學(xué)中運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性牛頓力學(xué)中運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性 義相 對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè) 3 間時(shí)間.長(zhǎng) 度的相對(duì)性長(zhǎng)度的相對(duì)性學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀念1. 解牛頓力學(xué)中運(yùn)動(dòng)的相對(duì) .2.解伽利略相對(duì)性原 了解狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè).了解狹義相對(duì)論的幾個(gè)主要結(jié) 論了解經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀的重要區(qū)別.科學(xué)思維會(huì)應(yīng) 用相對(duì)論的幾個(gè)主要結(jié)論進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算.學(xué)態(tài)度與責(zé)任體會(huì)相 對(duì)論的建立對(duì)人類認(rèn)識(shí)世界的影響.一牛頓力學(xué)中運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性1.伽利略相對(duì)性原理在任何

2、慣性參考系中，力學(xué)的規(guī)律都是 一樣的2.經(jīng)典時(shí)空觀經(jīng)典時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間是脫離物質(zhì)而存在 的，是絕對(duì)的，時(shí)間和空間是相互獨(dú)立.不相關(guān)的.3.伽利略速度變換若車廂相對(duì)地面以速率 u 向前行駛，車廂 內(nèi)人相對(duì)車廂以速率 v 前跑，則人對(duì)地面的速率為 ；若人向 后跑，相對(duì)地面的速率為 二狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)第 1 頁(yè) 共 8 頁(yè)1.愛因斯坦相對(duì)性原理對(duì)不同的慣性系，物理規(guī)律包括力學(xué) 的和電磁的都是一樣的.2.光速不變?cè)砉庠谡婵罩羞\(yùn)動(dòng)的速度在任何慣性系中測(cè)得 的數(shù)值都是相同的.三時(shí)間長(zhǎng)度的相對(duì)性1.同時(shí)的相對(duì)性在同一個(gè)慣性系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè) 事件，在另一個(gè)慣性系中觀察時(shí) 1 典的時(shí)空觀

3、認(rèn)為一定填“一 定”或“不一定”是同時(shí)發(fā)生的.2 義相對(duì)論的時(shí)空觀認(rèn)為不一 定填“一定”或“不一定”是同時(shí)發(fā)生的2.時(shí)間間隔的相對(duì)性 典的時(shí)空觀某兩個(gè)事件，在不同的 慣性系中觀察，它們的時(shí)間間隔總是相同的2 義相對(duì)論認(rèn)為 “動(dòng)鐘變慢”時(shí)間間隔的相對(duì)性公式 01u2c2，也就是說(shuō)，在相對(duì) 運(yùn)動(dòng)的參考系中觀測(cè)，事件變化過(guò)程的時(shí)間間隔變大了，這叫做 狹義相對(duì)論中的時(shí)間膨脹.3.長(zhǎng)度的相對(duì)性動(dòng)棒縮短效應(yīng) 典的時(shí)空觀一條桿的長(zhǎng)度 不會(huì)因?yàn)橛^察者是否與桿做相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不同2 義相對(duì)論認(rèn)為 “動(dòng)棒縮短”狹義相對(duì)論中的長(zhǎng)度公式 ll01u2c2，但垂直于桿的 運(yùn)動(dòng)方向上，桿的長(zhǎng)度不變.4.相對(duì)論時(shí)空觀時(shí)間和空間

4、的量度與物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，是相 對(duì)的判斷下列說(shuō)法的正誤.1 根桿的長(zhǎng)度不會(huì)因?yàn)橛^察者是否與 桿做相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不同，這是經(jīng)典物理學(xué)的觀點(diǎn)2 根桿的長(zhǎng)度靜 止時(shí)為 ，不管桿如何運(yùn)動(dòng)，桿的長(zhǎng)度均小于 “動(dòng)鐘變慢”第 2 頁(yè) 共 8 頁(yè)是時(shí)鐘的精度因運(yùn)動(dòng)而發(fā)生了變化.4 高速運(yùn)動(dòng)的飛船中的宇航員 發(fā)現(xiàn)地面的時(shí)鐘變慢了.一伽利略相對(duì)性原理與狹義相對(duì)論1.如圖所示，小球相對(duì)于參考系 O 以速度 v0 右拋出，人相 對(duì)于參考系 止，當(dāng)參考系 別相對(duì)于參考系 止.速度 v 向右運(yùn)動(dòng)和以速度 v 左運(yùn)動(dòng)時(shí)，人觀察到小球的速度分別為多 大答案分別為 2.如圖所示，光源相對(duì)于參考系 O 靜止，人相對(duì)于參考系 靜止，當(dāng)參

5、考系 O 別相對(duì)于參考系 止.速度 v 向右運(yùn)動(dòng)和 以速度 左運(yùn)動(dòng)時(shí)，人觀察到的光源發(fā)出光的傳播速度分別為 多大答案人觀察到的光速都是 c1.慣性系與非慣性系的確定我們通常選取大地為慣性系，相 對(duì)于地面靜止或做勻速運(yùn)動(dòng)的物體都是慣性系，相對(duì)于地面做變 速運(yùn)動(dòng)的物體都是非慣性系.2.光的傳播速度與慣性系的選取無(wú)關(guān)任何情況下，真空中 的光速都是 例 1 關(guān)于狹義相對(duì)論，下列說(shuō)法不正確的是A.狹義相對(duì)論認(rèn)為在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都 是相同的B.狹義相對(duì)論認(rèn)為在一切慣性系中，光在真空中的速度都等 于 c，與光源的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)C.狹義相對(duì)論只涉及無(wú)加速運(yùn)動(dòng)的慣性系第 3 頁(yè) 共 8 頁(yè)D.狹義相

6、對(duì)論任何情況下都適用答案 D 解析根據(jù)狹義相對(duì)論 的基本假設(shè)可知，選項(xiàng)A.B 正確；狹義相對(duì)論只涉及慣性參考系，不涉及非慣性參考 系，選項(xiàng) 誤， 正確針對(duì)訓(xùn)練 攀枝花市高二檢測(cè)關(guān)于愛因 斯坦認(rèn)為的空間和時(shí)間關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是A.時(shí)間和空間是分離的，即絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)空間B.時(shí)間和空間與物體的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)C.時(shí)間和空間在本質(zhì)上是統(tǒng)一的D.時(shí)間是相對(duì)的，空間是絕對(duì)的答案 C 解析愛因斯坦認(rèn)為時(shí) 間和空間在本質(zhì)上是統(tǒng)一的，時(shí)間和空間不是分離的，它們都是 相對(duì)的，故 正確.二時(shí)間和空間的相對(duì)性如圖所示，一列車以速度 過(guò)站 臺(tái)，站臺(tái)中部的觀察者 C 到列車車頭正好到達(dá)站臺(tái)最右端的 人時(shí)，車尾正好到達(dá)站臺(tái)

7、最左端的 B 1 此時(shí)站臺(tái)上的觀察者 C 看到A.B 兩人同時(shí)面向列車舉起手中的小紅旗，那么站在列車中點(diǎn) 的觀察者 到A.B 兩人是同時(shí)舉旗的嗎如果不是同時(shí)舉旗，他會(huì)看到哪個(gè)人 先舉旗 臺(tái)上的觀察者 到列車長(zhǎng)度剛好和站臺(tái)長(zhǎng)度相同， 列車上的觀察者 C 為列車長(zhǎng)度和站臺(tái)長(zhǎng)度相同嗎如果不相同， 他認(rèn)為列車長(zhǎng)還是站臺(tái)長(zhǎng) 3 定列車上的觀察者 起小紅旗向 站臺(tái)上的第 4 頁(yè) 共 8 頁(yè)A.B 兩人揮動(dòng)致意，他認(rèn)為自己從舉起小紅旗到放下小紅旗的 時(shí)間為 t，站臺(tái)上的觀察者 C 察到他舉旗的時(shí)間也為 t 如果不 是 t，他認(rèn)為這個(gè)時(shí)間比 t 還是短答案 1 是同時(shí)舉旗，他看到 A 人先舉旗 車長(zhǎng)度和站臺(tái)長(zhǎng)

8、度不相同，他認(rèn)為列車長(zhǎng) 3 不是 t他認(rèn)為這個(gè)時(shí)間比 t 1.“動(dòng)鐘變慢”時(shí)間間隔的相對(duì)性公式 中， 相對(duì) 事件發(fā)生地靜止的觀察者測(cè)量同一地點(diǎn)的兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間 隔，而是相對(duì)于事件發(fā)生地以速度 u 速運(yùn)動(dòng)的觀察者測(cè)量同一 地點(diǎn)的同樣兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間間隔2.“動(dòng)尺變短”狹義相對(duì)論中的長(zhǎng)度公式 中，l0 是 相對(duì)于桿靜止的觀察者測(cè)出的桿的長(zhǎng)度，而 l 桿沿自己的長(zhǎng)度 方向以速度 速運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜止的觀察者測(cè)量的長(zhǎng)度.3.分析時(shí)間間隔和長(zhǎng)度變化時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1 時(shí)間間隔度 的變化，都是由于物質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的一種觀測(cè)效應(yīng)，它與所 選取的參考系有關(guān)，物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)并沒(méi)有變化2 個(gè)事件的時(shí) 間間隔和

9、物體的長(zhǎng)度，必須與所選取的參考系相聯(lián)系，在沒(méi)有選 取參考系的情況下討論時(shí)間的長(zhǎng)短及空間的尺寸，是沒(méi)有任何意 義的例 選 xx 江蘇單科接近光速飛行的飛船和地球上各有一 只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測(cè)這兩只鐘的快慢，下 列說(shuō)法正確的有A.飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較快B.飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢第 5 頁(yè) 共 8 頁(yè)C.地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較快D.地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢答案 解析由狹義相對(duì) 論“動(dòng)鐘變慢”原理可知，飛船上的人認(rèn)為地球上的鐘是運(yùn)動(dòng) 的，而飛船上的鐘是靜止的，所以飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘 較快，地球上的鐘較慢，A 確， 誤；地球上的人認(rèn)為地球上 的鐘是靜

10、止的，而飛船上的鐘是運(yùn)動(dòng)的，所以地球上的人認(rèn)為飛 船上的鐘較慢，地球上的鐘較快，C 確， 誤.例 3 地面上長(zhǎng) 100km 的鐵路上空有一火箭沿鐵路方向以 的速度掠過(guò)，則 火箭上的人看到鐵路的長(zhǎng)度應(yīng)該為多少如果火箭的速度達(dá)到 0.6c，則火箭上的人看到的鐵路的長(zhǎng)度又是多少答案 解析當(dāng)火箭速度較低時(shí)，長(zhǎng)度基本不變，還是 100km.當(dāng)火箭的速 度達(dá)到 時(shí)，由相對(duì)論長(zhǎng)度公式 ll01u2c2，代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)解 得 10.62km80km.學(xué)科素養(yǎng)例2.例 查了學(xué)生對(duì)時(shí)間和空間的相對(duì)性的了解程度，體現(xiàn) 了“物理觀念”的學(xué)科素養(yǎng)又通過(guò)題目中的相對(duì)論效應(yīng)，讓學(xué)生 體會(huì)到相對(duì)論的建立對(duì)人類認(rèn)識(shí)世界的影響，

11、體現(xiàn)了“科學(xué)態(tài)度 與責(zé)任”的學(xué)科素養(yǎng).1.伽利略相對(duì)性原理以下說(shuō)法中正確的是A.經(jīng)典物理中的速度合成公式在任何情況下都是適用的B.經(jīng)典物理規(guī)律也適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體第 6 頁(yè) 共 8 頁(yè)C.力學(xué)規(guī)律在一個(gè)靜止的參考系和一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)的參考系中 是不等價(jià)的D.力學(xué)規(guī)律在任何慣性系里都是等價(jià)的答案 D 解析在所有慣 性系中，一切力學(xué)規(guī)律都是等價(jià)的，故 D 確， 誤；經(jīng)典物理 規(guī)律是狹義相對(duì)論在低速狀態(tài)下的一個(gè)近似，所以經(jīng)典物理規(guī)律 只適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體，而經(jīng)典物理中的速度合成公式也只適 用于低速情況，故A.B 均錯(cuò)誤.2.狹義相對(duì)論多選下面說(shuō)法正確的是A.在以 豎直方向升空的火箭上向前發(fā)出的光，對(duì)

12、地速 度一定比 B.在以 豎直方向升空的火箭上向后發(fā)出的光，對(duì)地速 度一定比 C.在以 豎直方向升空的火箭上沿水平方向發(fā)出的光對(duì) 地速度為 D.在以 豎直方向升空的火箭上向任一方向發(fā)出的光對(duì) 地速度都為 案 解析根據(jù)狹義相對(duì)論的基本假設(shè)光速不變?cè)?理可知真空中的光速相對(duì)于火箭的速度為 c，相對(duì)于地面的速度也 為 c，即對(duì)不同的慣性參考系光速是相同的，因此C.D 正確，A.B 錯(cuò)誤.第 7 頁(yè) 共 8 頁(yè)3.空間的相對(duì)性慣性系 有一邊長(zhǎng)為 正方形如圖 1 所 示從相對(duì) 沿 x 軸方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測(cè)得此 正方形的圖形是圖 1 案 C 析從相對(duì) 沿 x 方向以接近光 速勻速飛行的飛行器上觀察 S 中的正方形，根據(jù)相對(duì)論效應(yīng)可 知，沿 方向正方形的邊長(zhǎng)縮短，而沿 y 方向正方形邊長(zhǎng)沒(méi) 有改變，則其形狀變成長(zhǎng)方形，故 C 確，A.B.D 錯(cuò)誤.4.時(shí)間的相對(duì)性如圖 示，A.