1、15.2 时间和空 间的相对性 【 教学目标教学目标教学目标 】 1理解“同时”的相对性。 2通过推理，知道时间间隔的相对性和长度的相对性。 3通过对两个结论的分析认识时间和空间是不能脱离物质而单独存在的 。 【 重点难点重点难点重点难点 】 1理解“同时”的相对性。 2通过推理，知道时间间隔的相对性和长度的相对性。 【 教学方法教学方法教学方法 】 讲 练结合 【 教学用具教学用具教学用具 】 课 件 【 教学过程教学过程教学过程 】 一、 “同时”的相对性 1、问题： 车厢长为 L，正以速度 v 匀速向右运动，车厢底面光滑，现有两只完全相同的小球，从 车厢中点以相同的速率 v0 分别向前后
2、匀速运动， （相对于车厢） ，问： （1）在车厢内的观 察者看来，小球是否同时到达两壁？ （2）在地上的观察者看来两球是否同时到达两壁 分析：在车上的观察者看来， A 球经 时间 tA= =02v L B 球经时间 tB= =0v2L 因此两球同时到达前后壁。 根据爱因斯坦相对性原理，在不同参考系中一切物理规律都是相同的，这里匀速运动 规律也一样，据 s=ct 得 t= ，车上观察者看来 s 相同，c 也一样，所以 t 相同，而对地面c 的观察者，光向后位移 s 小，而光速仍然不变，所以向后运动光需要较短时间到达后壁。 2、根据爱因斯坦相对性原理和光速不变原理，我们自然会得出“同时是相对的”这
3、样 一个原理，也就是说，在一个参考系中看来“同时”的，在另一个参考系中 却可能“不 同时” 。 二、长度的相对性 20)(1cvl 【例 1】如果一个人在地上量好一根静止杆的长度 是 l， 他将这根杆带到以 0.5c速度运 动的飞船上，坐在飞船上测量这根杆的长度又是多少？ 分析：应该是 L，可以从公式 l=l0 求出。232)(1cv 强调参考系的相对运动是长度缩短的原因，即观察者与被测物间的相对运动才是长度 缩短的原因，进而否定上述答案，得到杆长仍为 l。 三、时间间隔的相对性 1、问题： 这是一列高速火车上发生的两个事件：假定车箱安装着一个墨水罐，它每隔一定时间 地出一滴墨水。墨水在 、
4、两个时刻在地上形成 P、Q 两个墨点， 设车上的观察者测得1t2 两事件间隔 t时间，地面上的观察者测得两事件间隔 t 时间，车厢匀速前进速度为 v。 车上观察者认为两个事件的时间间隔： 12tt 地面观察者认为两个事件的时间间隔： ， 根据公式 ，通过一定的数学推导可以得出： t=20)(1cvl 2)(1cv 即 21()tvc 【例 2】一对孪生兄弟，出生后甲乘高速飞船去旅行，测量出自己飞行 30 年回到地面上， 乙在地 面上生活 ，问甲回来时 30 岁，乙这时是多少岁？（已知飞船速度 = c）23 分析：已知飞船观察者甲经时间 =30 年，地面上的观察者乙经过时间为 t= = 年=60 年2)(1cv2)3(0c 可见甲的孪生兄弟已经 60 岁了。 四、时空相对性的验证 五、相对论的时空观 经典时空观 相对论时空观 时间 天然存在；一分一秒地流逝；与物 质运动无关 与物质存在与否及运动状态有关 空间 一个大盒子；物质运动的场所 与物质存在与否及运动状态有关 联系 二者脱离，没有联系，独立存在 物质、时间、空间是紧密联系的 统一体 适用范围 低速运动物体遵循经典物理学规律 更有普遍意义，广泛适用 【 课外作业课外作业课外作业 】 1、教材：P 5（3） 2、学海导航：P 24 【 教学后记教学后记教学后记 】
