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课件网) 第二节 相对论中的神奇时空 高中物理鲁科版（2019）必修第二册 教学课件 Teaching Courseware 20XX.XX.XX 第五章 科学进步无止境 PART.1 PART.2 PART.3 PART.4 素养目标 新课讲解 新课导入 经典例题 目录 CONTENTS PART.2 PART.4 课堂练习 课堂小结 1.知道狭义相对论关于时空相对性的主要结论。 2.了解时间延缓效应和长度收缩效应的主要内容及推理的思维过程。 3.初步了解时空弯曲现象，知道牛顿经典力学的适用范围及原因。 素养目标 新课导入 在日常生活和生产中，为了研究物体的运动，必须选定适当的参考系，对于不同的参考系，长度和时间的测量结果是否是一样的？ 对上述问题的讨论，物理学家进行了长期的探索。于是，物理学经历了一场关于时空观的根本性变革，从牛顿时代的经典力学跨越到爱因斯坦的相对论。 爱因斯坦的狭义相对论告诉我们：运动的时钟变慢、运动的尺子在运动的方向上缩短。这到底是为什么？这些结论是如何从狭义相对论的两个基本假设得出的呢？ 新课讲解 New lesson explanation 新课讲解 相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大，很难被普通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大的内容。这使人们想起英国诗人波谱的诗句: 自然和自然的法则在黑暗中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮。魔鬼说，让爱因斯坦去吧！于是一切又回到黑暗中。 世人的疑惑 新课讲解 思考讨论：在经典物理学中，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。但是，如果按照爱因斯坦的两个假设，结论还是这样吗？ 假设一列火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁。 车上的观察者将会看到什么现象，地面上的观察者又会看到什么现象？ 新课讲解 根据爱因斯坦假设：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中不一定也是同时的。 车上的观察者以车厢为参考系，闪光到达前后两壁的时间相同吗？ 如图甲所示：因为车厢是个惯性系，闪光向前、后传播的速率相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁。 新课讲解 对车下的观察者来说，以地面为参考系，闪光到达前后两壁的时间相同吗？ 在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些即：闪光先到达后壁，后到达前壁因此，这两个事件不是同时发生的。 根据爱因斯坦的假设：真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的，所以他以地面为参考系，闪光向前、后传播的速率对地面也是相同的。 车上的观察者:闪光同时到达车厢的前后两壁 地面上的观察者:闪光先到达车厢后壁，后到达前壁 同时性是相对的 新课讲解 一、时间延缓效应 经典时空观认为，时间是绝对时间，就像一条长河，源源不断地从过去到现在直至将来，与运动无关。而相对论时空观则认为，当时钟相对于观测者静止时，时钟走得快些； 当时钟相对于观测者高速运动时，观测者则认为时钟变慢了。 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 由此可见，时间不再是绝对的，而是相对的，这种情况被称为时间延缓效应。 新课讲解 事实上，上述例子中的火车在运动的速度相比于光速，是很小的，由此引起的时间延缓效应不明显，如果火车的运动速度很大，我们就可以在上面放置时钟，那么就会出现这样的现象： 火车上的人看时钟，没有什么异常； 地面的人看时钟，由于时间延缓效应，时钟变慢了。 这样的现象称为 ... ...
