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【课堂新坐标】201704高中物理教科版选修3-4课件:第6章 3 时间、长度的相对性


知 识 点 一 3.时间、长度的相对性 知 识 点 二 学 业 分 层 测 评 学 习 目 标 1.理解同时的相对性.(难点) 2.知道时间间隔的相对性和长度的相 对性.(重点、难点) 3.知道时间和空间不是脱离物质而单 独存在. 知 识 脉 络 同 时 的 相 对 性 和 运 动 时 钟 的 变 慢 [先填空] 1.“同时”的相对性 (1)绝对时空观 在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察 也是同时的,即时间是绝对的. (2)相对论的时空观 “同时”具有相对性,即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件, 在另一个惯性系中观察可能是不同时的. 2.运动时钟的变慢 (1)绝对时空观 某两个事件,在不同的惯性系中观察,它们的时间间隔总是相同的. (2)相对论的时空观 某两个事件,在不同的惯性参考系中观察,它们的时间间隔是不同的,惯 性系速度越大,惯性系中的时间进行得 越慢. (3)相对论的时间变换公式 设 τ 表示静止的惯性系中观测的时间间隔, τ0 表示以 u 运动的参考系中观察 同样两事件的时间间隔,则它们的关系是:τ= u2 1-c2 τ0 . [再判断] 1.根据相对论的时空观,“同时”具有相对性.(√) 2.高速飞行的火箭中的时钟要变慢.(√) 3.在高速世界中,运动的时钟会变慢,而在低速世界中这种效应可以忽 略.(√) [后思考] 1.以任何速度运动,时间延缓效应都很显著吗? 【提示】 不是.当 u→c 时,时间延缓效应显著;当 u?c 时,时间延缓效 应可忽略. 2.为什么在日常生活中我们觉察不到参考系中同时的相对性呢?在什么情 况下,相对论效应比较明显? 【提示】 在平时生活中,物体运动的速度都非常小,与光速 c 相比均可忽 略,因此我们觉察不到同时的相对性,相对论的所有效应都不明显,但在参考 系速度接近光速(一般都需 0.9c 以上)时,相对论效应就明显表现出来了. 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 也一定是同时发生的.即同时是绝对的,与所在的惯性参考系无关. (2)狭义相对论的时空观认为 同时是相对的,即在一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一 个惯性系中不一定是同时的. (3)对“同时”相对性的理解 如图 631 所示,某列车车厢的中央发出一个闪光,经过某段时间到达前后 两壁(事件 A 和 B), 设车厢长度为 2L.地面上有一观察者以速度 v 自左向右运动. 图 631 L 对车内的观察者来说:光到达前、后两壁的时间 tA=tB= c ,即事件 A 和 B 同时发生. 对地面观察者来说:光相对观察者的速度大小仍然为光速 c,所以向左传播 L 的光相对地面的速度为 c+v,向右传播的光相对地面的速度为 c-v.tA= , c+v L t B= ,t <t ,事件 A 先发生.所以在静止的观察者看来是同时发生的两个 c-v A B 事件,在运动的观察者看来不再同时,沿着运动方向位置靠前的事件 A 先发生, 沿着运动方向位置靠后的事件 B 后发生. 2.运动时钟变慢(时间延缓) 某两个事件在不同的惯性参考系中观察,它们的时间间隔不一样. 设与事件发生者相对静止的观察者测出两事件发生的时间间隔为 τ0, 与事件 发生者相对运动的观察者测得两事件发生的时间间隔为 τ,则 τ= τ0 u2 1-?c ? . 对时间延缓效应的理解: (1)时间延缓效应的来源是光速不变原理

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