第五章 第二节　相对论时空观　第三节　宇宙起源和演化（课件 学案，共2份）粤教版（2019）必修 第二册

第二节　相对论时空观 第三节　宇宙起源和演化 ［学习目标］　1.了解狭义相对论的基本假设，了解时空相对性和时空弯曲。2.了解古代和近现代宇宙模型，了解宇宙学的新进展。 一、狭义相对论 1.狭义相对论的基本假设 (1)相对性原理：在所有的惯性参考系中，一切物理规律都是　　　　的。 (2)光速不变原理：在所有的惯性参考系中，测得的真空中的光速都　　　　。 2.牛顿力学与狭义相对论比较 牛顿力学 狭义相对论 形成时期 物理学形成的初期阶段，理论较片面 物理学充分发展的现代，理论较完善、科学 适用范围 低速运动、宏观世界 任何惯性系中都适用 速度的合成 时间与空间互不相干，关系式v船岸=v船水+v水岸成立 速度与位移、时间的测量有关，v船岸=v船水+v水岸不成立 例1　(多选)对狭义相对论的理解正确的是 (　　) A.在不同惯性系中，基本的物理规律可能是不同的 B.在不同惯性系中，光在真空中的传播速度均相同 C.狭义相对论适合于任何惯性系，即适合于一切物体 D.狭义相对论只涉及惯性系 例2　设某人在速度为0.5c的飞船上打开一个光源，(c为真空中传播的光速)则下列说法正确的是(　　) A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c 二、时空相对性　时空弯曲 (1)一对孪生兄弟，其中一个在坐了长时间的宇宙旅行之后归来，发现留在地球上的兄弟变得比自己要老———这就是爱因斯坦相对论中的“孪生子悖论”。这说明地球上的人在观测高速运动的物体时，时间发生了什么变化？ (2)一个球体相对于我们加速运动时，其高度不变，但我们观测到其长度发生了变化，试总结其变化规律。 1.时空相对性 (1)同时性的相对性：在一个惯性参考系中同时发生的两个事件，在另一个惯性参考系看来是　　　　　　　　。 (2)时间延缓：①经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们之间的时间间隔总是　　　　的。 ②狭义相对论认为“动钟变慢”：时间间隔的相对性公式为Δt'=　　　　　　　　。 (3)长度收缩：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狭义相对论认为“动尺变短”：狭义相对论中的长度公式为l'=　　　　　　　　，但在垂直于杆的运动方向上，杆的长度　　　　。 (4)牛顿力学时空观和相对论时空观的区别 牛顿力学认为时间和空间是　　　　物质而存在的，时间和空间之间也是　　　　联系的。相对论则认为　　　　才有时间和空间，时间和空间与　　　　　　　　有关，因而时间与空间并　　　　(填“是”或“不是”)相互独立的，这在时间延缓效应和长度收缩效应中已体现出来。 2.时空弯曲 (1)根据广义相对论，物体的引力场会使光线　　　　，引力场越　　　　，光线弯曲越厉害。 (2)引力场的存在，也会使时间发生弯曲。例如，在大质量天体的强引力场附近，时间进程会　　　　。 (3)物质决定时空的　　　　，　　　　决定物质的运动。 例3　如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb