【教学设计】《狭义相对论的两个基本假设》（教科版）

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1、《狭义相对论的两个基本假设》◆教学目标【知识与能力目标】1.了解狭义相对论的两个基本假设.2.了解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重要区别．【过程与方法目标】【情感态度价值观目标】◆教学重难点◆【教学重点】1.了解狭义相对论的两个基本假设.2.了解狭义相对论的几个主要结论【教学难点】了解经典时空观与相对论时空观的重要区别．◆课前准备◆多媒体课件◆教学过程2．狭义相对论的两个基本假设：(1)对不同的惯性系，规律都是的．(2)光在运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是的．3．狭义相对论的时空观认为：同时是的，即在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

2、观测不一定是的．4．相对时间间隔公式：设τ0表示与运动的惯性系相对静止的观察者观测的时间间隔，τ表示地面上的观察者观测同样两事件的时间间隔，则它们的关系是τ＝≥τ0.5．相对长度公式：设在车厢参考系内测得的窗户的水平长度为l0，称为固有长度，在站台上测得的窗户的长度为l，车厢的速率为u，则l、l0、u的关系是l＝＝uτ或l＝l0.6．相对论认为的量度是有联系的，与物体的有关，是相对的．经典物理学则认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间和时间之间没有什么联系．[问题设计]如图1所示，光源在参考系O中图1(1)根据伽利略速度变换公式，计算当参考系O′与参考系O相对静止时，O′相对于O

3、以速度v向右匀速运动时以及O′相对于O以速度v向左匀速运动时人看到的光速分别是多少？(2)根据狭义相对论原理，在不同的参考系中，光速的大小是不同的吗？(3)伽利略速度变换公式是错误的吗？狭义相对论的两个基本假设1．爱因斯坦相对性原理对不同的惯性系，(包括的和的)都是一样的．2．光速不变原理光在真空中运动的速度在任何惯性参考系中测得的数值都是的．三、同时的相对性　时间间隔的相对性[问题设计]1．如图2所示，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，闪光照亮了车厢的前壁和后壁．车上的人观察到闪光是同时照亮前后壁吗？地面上的人是怎么认为的？图22．某人在这列火车上拍了两下桌

4、子，车上的人观测的两次拍桌子的时间间隔与地面上的人观测的时间间隔相同吗？[要点提炼]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发生的，那么在另一个参考系中观察也(填“一定”或“不一定”)是同时发生的．(2)狭义相对论的时空观认为：同时是的，即在一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中(填“一定”或“不一定”)是同时发生的．2．时间间隔的相对性(1)经典的时空观：某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们的时间间隔总是的．(2)狭义相对论认为“动钟变慢”：时间间隔的相对性公式τ＝，也就是说，在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这

5、叫做狭义相对论中的时间膨胀．四、长度的相对性　相对论时空观[问题设计]如图3所示，假设杆MN沿着车厢的运动方向固定在火车上，且与火车一起运动，火车上的人测量杆的长度与地面上的人测得杆的长度相同吗？图3[要点提炼]1．长度的相对性(尺缩效应)(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：l＝l0，但垂直于杆的运动方向上，杆的长度2．经典时空观和狭义相对论时空观(1)经典时空观：空间和时间脱离物质而存在，是绝对的，空间和时间，即与物质的运动(2)狭义相对论时空观：空间和时间与物质运动状态一、对狭义相对论的理解例1　根据

6、狭义相对论原理，考虑以下几个问题：(1)如图4所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动时，人看到的光速应是多少？(3)参考系O′相对于参考系O以速度v向左运动时，人看到的光速又是多少？图4二、时间、时空的相对性例2　如图5所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是(　　)图5A．同时被照亮B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断例3　在一飞船上测得飞船的长度为100m，高度为10m．当飞船以0.60c的速度从你身边

7、经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？1．(狭义相对论)关于狭义相对论，下列说法不正确的是(　　)A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B．狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C．狭义相对论只涉及无加速度运动的惯性系D．狭义相对论任何情况下都适用2．(狭义相对论)如图6所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，