粤教版高中物理选修3-4时空相对性.ppt

一、时间和空间的相对性 1.“同时”的相对性 (1)经典的时空观: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。 (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不一定是同时的。 2.时间间隔的相对性 (1)经典的时空观:两个事件在不同的惯性参考系中观测,它们之间的时间间隔总是相同的。 (2)相对论的时空观:两个事件在不同的惯性参考系中观测,它们之间的时间间隔是不同的。 设Δt表示相对事件发生在静止的惯性系中观测的时间间隔,Δt表示相对事件发生在以v高速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 一、时间和空间的相对性 1.分析时间间隔和长度变化时应注意的问题 (1)时间间隔、长度的变化,都是由于物质的相对运动引起的一种观测效应,它与所选取的参考系有关,物质本身的结构并没有变化。 (2)两个事件的时间间隔和物体的长度,必须与所选取的参考系相联系,如果在没有选取参考系的情况下讨论时间的长短及空间的尺寸,是没有任何意义的。 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,空间和时间没有联系,即与物质的运动无关。 (2)狭义相对论时空观:空间和时间与物质运动状态有关。 1.怎样理解同时的相对性? 答案:同时是指两个事件发生的时刻是相同的,“相同”是观察者得出的结论,不同的观察者观察到的结果是不“相同”的。 2.怎样理解时间间隔的相对性? 答案:运动的时钟变慢:时钟相对于观察者静止时,走得快;相对于观察者运动时,观察者会看到它变慢了,运动速度越快,效果越明显,即运动着的时钟变慢。 3.怎样理解经典时空观与相对论时空观的区别? 答案:经典力学时空观:绝对的真实的数学时间,就其本质而言,是永远均匀地流逝,与任何外界因素无关;绝对空间就其本质而言是与任何外界事物无关的,它从不运动,并且永远不变。经典力学时空观的几个具体结论: (1)同时的绝对性:在一个参考系中的观察者在某一时刻观测到两个事件,对另一参考系中的观察者来说是同时发生的,即同时性与观察者做匀速直线运动的状态无关。 (2)时间间隔的绝对性:任何事件所经历的时间,在不同的参考系中测量都是相同的,而与参考系的运动无关。 (3)空间距离的绝对性:如果各个参考系中用来测量长度的标准相同,那么空间两点的距离也就有绝对不变的量值,而与参考系的选择无关。 相对论时空观:空间的大小、时间流逝的快慢都与物体运动的速度有关。 【例1】 长度测量与被测物体相对于观察者的运动速度有关,物体在运动方向上的长度缩短了。一艘宇宙飞船的船身长度为L0= 90m,相对地面以u=0.8c的速度在一观测站的上空飞过。求: (1)在观测站中测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少? (2)飞船上的宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少? 思路分析:解答本题的关键是理解长度的相对性,即在不同的惯性系中的观察者对同一物体进行观测,结果并不相同。物体沿运动方向的长度会变短。 答案:(1)2.25×10-7 s　(2)3.75×10-7 s 1、(多选)下面的说法中正确的是(　　) A.因为时间是绝对的,所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的 B.空间与时间之间是没有联系的 C.有物质才有空间和时间 D.在一个确定的参考系中观察,运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关 解析:经典时空观认为空间和时间是脱离物质存在的,是绝对的,空间与时间之间也是没有联系的,其实是错误的,故A、B错误。因为相对论时空观中空间和时间与物质的运动状态有关,在长度的相对性和时间的相对性上都得到了验证。 答案:CD 谢 谢