鲁科版必修第二册 5.2相对论中的神奇时空 教案
中学物理相对论中的时间和空间教案
中学物理相对论中的时间和空间教案课程名称：中学物理相对论中的时间和空间教案导语：本节课将介绍中学物理中的相对论概念，重点关注时间和空间的相对性。
通过实例和互动讨论，培养学生对相对论的理解和应用能力。
本教案共包括四个部分：引入活动、知识点解析、实例分析和练习题。
一、引入活动：教师引导学生观察并描述日常生活中的时间和空间现象，如运动的车辆、钟表的走时等。
通过引导问题，激发学生对时间和空间的思考。
二、知识点解析：1. 相对性思想：- 引导学生思考：两个车辆相对行驶，观察者坐在其中一辆车上，觉得对方车的速度是多少？通过引导和讨论，引出相对性思想的概念。
2. 时间的相对性：- 考虑两个不同惯性系中的观察者，观察钟表走时的差异。
引导学生理解不同惯性系中的时间流逝是不同的，时间是相对的概念。
3. 空间的相对性：- 引导学生思考：两个人同时从不同的地方出发，时间相同速度相同，则两人在某一时刻到达的地方是否相同？通过引导和讨论，引出空间相对性的概念。
三、实例分析：1. 狭义相对论：- 解释狭义相对论中的时间膨胀现象，引导学生理解加速运动的物体的时间会减慢，运动越快时间相对减慢的概念。
- 通过实际例子，如航天员的时钟比地面上的时钟慢等，加深学生对时间膨胀现象的理解。
2. 广义相对论：- 介绍广义相对论中的时空弯曲概念，引导学生理解质量会使周围的时空产生弯曲。
- 通过实例分析引力对时间和空间的影响，如黑洞等。
四、练习题：1. 运动的火车上的钟表是否与静止时的钟表走时一样？为什么？2. 如果一个人站在一辆运动的车上，他感到车前方的钟表慢于车上的钟表，请解释原因。
3. 什么是相对性思想？举例说明。
教学反馈：通过此节课的教学，学生可以对物理中的相对论概念有一个较为深入的理解，能够运用相对性思想解释日常生活中的时间和空间现象。
检查学生对知识点的掌握情况，及时给予反馈并提供帮助。
教学延伸：鼓励学生进一步深入学习和了解相对论相关的知识，可以引导学生查找相关实验和研究，在小组内展示讨论，进一步拓展他们对相对论的认识。
鲁科版高中物理必修第二册课件 第5章 科学进步无止境 初识相对论 相对论中的神奇时空 探索宇宙的奥秘
算,飞船往返一次的时间间隔为 Δt'=Δt
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2
1- 2 =1.28×107
s。
12.在静止系中的正立方体每边长L0,另一坐标系以相对速度v平行于正立
方体的一边运动。问在后一坐标系中的观察者测得的立方体体积是多少?
选项C正确,D错误。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
5.如图所示,沿平直铁路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( C )
A.同时被照亮
B.A先被照亮
C.C先被照亮
D.无法判断
解析 列车上的观测者以列车为参考系,铁塔A、B、C沿CA方向以接近光
解析 本题中正立方体相对于坐标系以速度 v 运动,一条边与运动方向平行,
则坐标系中观察者测得该条边的长度为
2
L=L0 1- 2
测得立方体的体积为 V=0 ·L=0
2
。
2
答案 0
3
1-
2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
3
1-
系
解析 爱因斯坦的质能关系E=mc2,只是说明物体具有的能量与它的质量之
间存在着简单的正比关系。物体的质量增大了,能量也增大;质量减小了,
能量也减小。选项D正确。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
4.(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和
(2020新教材)新鲁科版高中物理必修第二册课件第1~3节 初识相对论 相对论中的神奇时空
[解析] 火箭上的人相对火箭永远是静止的，无论火箭速度
是多少，火箭上的人测得火箭长与静止时测得的火箭的长均是
l0＝30 m，而火箭外面的观察者看火箭时，有相对速度 v，则它 的测量值要缩短，即 l＜l0，由 l＝l0 1－vc22，当 v＝3×103 m/s
时，l＝30× 1－10－10 m≈30 m，当 v＝2c时，l≈26 m。火箭
突破点 狭义相对论的“两个效应” [学透用活]
1．时间延缓效应：爱因斯坦曾预言，两个校准好的钟，当 一个沿闭合路线运动返回原地时，它记录的时间比原地不动的钟 会慢一些。这已被高精度的铯原子钟超音速环球飞行实验证实。 在相对论时空观中，静止时钟时间与运动时钟时间的关系：τ＝
1τ－0 vc22。由于 v＜c，所以 τ＞τ0，即运动的钟比静止的钟走得 慢。这种效应被称为时间延缓。
[课标要求]
1．知道世纪之交的晴朗的物理学天空上的两朵乌云，了解 其主要内容以及由此所引起的物理学理论的发展与创新；认识经
典力学的适用范围和局限性。知道经典时空观与相对论时空观之
间的关系。
2．运用相对论时空观中的基本观点解决简单问题。 3．了解宇宙的起源、演化和人们对宇宙永不停息的探索。 4．查阅相关资料，了解相对论的发现过程，知道科学理论 发展过程的继承与扬弃。
(6)1998 年科学家索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特和亚当·里斯
通过观测遥远的超新星，发现宇宙正在 加速膨胀 ，并且证明了 暗能量 的存在。
(7)2016 年，我国落成启用“中国天眼”。
(8)2017 年 8 月 17 日，人们探测到来自双中子星合并产生的
引力波信号 ，标志着天文学进入了一个新时代。
2．长度收缩效应：按照狭义相对论时空观，空间也与运动 密切相关，即对某物体空间广延性的观测，与观测者和该物体的 相对运动有关。观测长度 l 与静止长度 l0 之间的关系：l＝ l0 1－vc22，由于 v＜c，所以 l＜l0。这种长度观测效应被称为长 度收缩。
高中物理鲁科版2019必修第二册教案第2节 相对论中的神奇时空
第五章科学进步无止境第2节相对论中的神奇时空本节内容用狭义相对论的新时空观将得出不同于“日常”时间和空间的奇妙结论（空间和时间不是独立的，物质和运动也是有联系的）。
一开始就牢牢抓住学生的好奇心，在此基础上，再介绍与相对运动有关的时间延缓效应、长度收缩效应、质能关系以及与物质有关的时空弯曲现象。
基于科学理论的正确性需实验检验的原则，在本节的“科学书屋”栏目和“奇妙的时空弯曲”正文中编入了实验实证资料。
为了说明牛顿力学在宏观、低速运动的研究中非常“准确”，但同时又存在局限性，在“时间延缓效应”和“长度收缩效应”正文中，分别介绍了相对时间公式和相对长度公式（鉴于学生的数学知识的不足，对公式的来源未作推导）。
这样，便于学生利用公式对宏观、低速的运动进行讨论，了解牛顿力学研究宏观、低速问题“准确”的原因，从而认识到科学理论常具有满足一定条件的正确性和在一定认识阶段的稳定性。
通过“质能关系”正文、“拓展一步”栏目中“质速关系”以及“科学书屋”中对爱因斯坦本人的介绍，让学生更多地了解相对论的内容和爱因斯坦对科学发展和对人类和平的贡献。
物理观念：能运用与相对论相关的初步知识解释高速世界的一些特点。
尝试建立初步的相对论时空观。
科学思维：知道研究高速世界需要建构物理模型；知道科学推理与大胆想象的重要性；能用与狭义相对论相关的证据尝试说明高速世界的一些特点；知道创新对科学进步的重要意义。
科学探究：知道在可靠的实验事实基础上，进行科学推理、合理假设等科学研究方法的重要性。
科学态度与责任：通过学习，体会在科学研究中不放过丝毫疑惑、穷根究理的态度和责任。
1、教学重点：了解时间延缓效应和长度收缩效应及其相关计算公式；了解质能关系及其相关计算公式；初步了解时空弯曲现象；知道牛顿经典力学适用宏观低速的原因。
2、教学难点：了解时间延缓效应和长度收缩效应。
多媒体课件【新课导入】狭义相对论中的两个基本假设包含了不同于经典力学的新时空观，这种新时空观变革了传统的空间、时间、质量、能量等基本概念，揭示了时空统一性和物质、运动的统一性，因此会得出不同于“日常”的奇妙结论。
鲁科必修第二册51初识相对论52相对论中的神奇时空53探索宇宙的奥秘课后练习
2021-2022学年鲁科版〔2021〕必修第二册5.3探索宇宙的奥秘课后练习〔解析版〕考点一相对论的根本原理1．经过不断的努力，科学家终于探测到引力波的存在。
引力波是实验验证爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图〞，相对论在一定范围内弥补了经典力学的局限性。
关于经典力学，以下说法正确的选项是( )A．经典力学完全适用于宏观低速运动B．经典力学取得了巨大成就，是普遍适用的C．随着物理学的开展，经典力学将逐渐成为过时的理论D．随着相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的应用价值A [经典力学适用于宏观低速运动的物体，宏观物体是相对于微观粒子而言的，故A 正确；经典力学取得了巨大的成就，但它也具有一定的局限性，并不是普遍适用的，故B 错误；在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否认了经典力学，经典力学不会过时也不会失去价值，故C、D错误。
] 2．(多项选择)以下说法中，正确的选项是( )A．在以11 000c的速度竖直向上升空的火箭上向前发出的光，相对于地面的速度一定大于cB．在以11 000c的速度竖直向上升空的火箭上向后发出的光，相对于地面的速度一定小于cC．在以11 000c的速度竖直向上升空的火箭上沿水平方向发出的光，相对于地面的速度为cD．在以11 000c的速度竖直向上升空的火箭上向任意方向发出的光，相对于地面的速度都为cCD [根据狭义相对论的根本假设——光速不变原理可知：竖直向上升空的火箭上发出的光相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，应选项C、D正确，选项A、B错误。
] 考点二狭义相对论的两个效应3．A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v A＞v B。
在火箭A上的人观察到的结果正确的选项是( )A．火箭A上的时钟走得最快B．地面上的时钟走得最快C ．火箭B 上的时钟走得最快D ．火箭B 上的时钟走得最慢A [在火箭A 看来，地面和火箭B 都高速远离自己，由t ＝t 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2知，在火箭A上的人观察到的结果是地面和火箭B 的时钟都变慢了，且v A ＞v B ，故地面的时钟最慢，故A 正确，B 、C 、D 错误。
鲁科版高中物理必修第二册精品课件 第5章 初识相对论 相对论中的神奇时空 探索宇宙的奥秘
比较明显的弯曲。
【实例引导】
例3(多选)下面说法符合广义相对论的是(
)
A.物质的引力使光线弯曲
B.光线沿直线传播,与引力场无关
C.强引力场附近的光线弯曲一定是光发生了折射现象
D.恒星发出的光在太阳引力场作用下会发生弯曲
解析 观测结果证实了引力使光线弯曲的结论,选项A正确,B错误;引力场吸引
【必备知识】
一、初识相对论
1.牛顿力学的局限性
1887年的迈克耳孙—莫雷实验等表明:在不同的参考系中,光的传播速度都
一样。这与牛顿力学的结论是矛盾的。
2.相对论的两个基本假设
爱因斯坦彻底放弃绝对时间的概念,提出两个基本假设:
(1)相对性原理:所有物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式。
(2)光速不变原理:在一切惯性参考系中,测量到的真空中的光速c都一样
力使光线弯曲,选项C错误;恒星发出的光在太阳引力场作用下会发生弯曲,选
项D正确。
答案 AD
随堂检测
1.如图所示,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。强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到
该光速的传播速度大小为(
A.0.4c B.0.5c
C.0.9c
【实例引导】
例1(多选)一枚火箭静止于地面时长为30 m,两个完全相同的时钟分别放在
火箭内和地面上。火箭以速度v飞行,光速为c,下列判断正确的是(
A.若v=0.5c,火箭上的观察者测得火箭的长度仍为30 m
B.若v=0.5c,地面上的观察者测得火箭的长度仍为30 m
C.若v相对于地面上的人是运动的,地面上的人相对于火
鲁科高中物理必修第2册 5.1 初识相对论 5.2相对论的神奇时空 5.3探索宇宙的奥秘
越明显。
（2）这种现象说明了什么？
不能脱离物体的运动来理解时间。
（3）这两个时间有什么关系？
0
1 v2 c2
（4）经典物理学的结论还准确么？
在宏观低速问题中，这种时间延缓效应完全可以忽略，对经典物理学的研究不造成影响。
当抛出的物体与汽车的行驶速度
同向时, 观察者认为小球的速度
反向时, 观察者认为小球的速度
为2 + 1
为2 − 1
5.经典时空观的困惑
光速恒定的特性，同运动的相对性原理之间似乎产生了矛盾？
但是实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的．
v
光速＝
c
光速＝
cv
由于受牛顿绝对空间和绝对时间的观念长期支配的影响，物理学界中多数人认为，光波的传播
1.宇宙的起源
大爆炸宇宙模型认为:宇宙从一个温度无
限高,物质密度无限大的“奇点”爆炸而
成。大爆炸宇宙模型不仅能解释宇宙光谱
的红移现象,而且预言在大爆炸的背景下
产生的微波辐射至今存在于宇宙空间中。
大爆炸理论主要观点
大约150亿年前，我们所处的宇宙全部以粒子的形式、极高
的温度、极大的密度，被挤压在一个“原始火球” 中。
让我们倾听宇宙，了解宇宙。 1916 年，爱因斯坦
依据广义相对论预言，大质量天体发生碰撞、恒星
爆炸、中子星合并、黑洞合并等极端天文事件发生
时，时空会产生涟漪并产生“ 引力波 ”，以光速
向外扩张。由于产生引力波的天体离我们过于遥远，
引力波到达地球时就变得极其微弱。
2015 年，人类首次直接探测到引力
5.2相对论中的神奇时空学案-2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册
5.2相对论中的神奇时空【自主导学】知识点1、时间延缓效应【思考交流】1、设想人类可以利用飞船以 0.2c 的速度进行星际航行。
按照爱因斯坦的相对论的基本假设，飞船上的人和地面上的人测得的时间相同吗？2、你能推导出这两个sudu 之间的关系吗？知识点2、长度收缩效应【思考交流】1、一列火车长为L，给你一把尺子，相对火车静止时，测量它的长度仍为L。
当测量者相对它以速度V运行时，按照爱因斯坦的相对论，测量长度为多少呢？2.若静止长度为L0，测量长度为L,它们之间的关系是什么？试推导。
知识点3、质能关系【思考交流】1.在经典力学中，质量和能量是两个独立的概念。
按照爱因斯坦相对论及基本力学定律可推出两者之间的关系是什么？2.在经典物理中，我们认为质量是与运动无关。
从相对论的角度，质量则是变化的。
静止时，物体具有最小的质量，当物体相对该惯性系运动时，它的质量会发生怎样的变化？【典型例题】例1：地面上长10 km的铁路上空有一火箭沿铁路方向以3 km/s的速度掠过，则火箭上的人看到铁路的长度应该为多少？如果火箭的速度达到0.9c，则火箭上的人看到的铁路的长度又是多少？例2：由宇宙射线在大气层上方产生的μ子是一种不稳定的粒子，它会自发衰变。
据测试，μ子的平均寿命为2.15×10-6 s。
从测试中得知，在距地球表面6 000 m 的大气层中，μ子的速度v = 0.998 c，实验室观测到的高速运动的μ子平均寿命为多少？【课后作业】1. A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v A＞v B，在火箭A上的人观察到的结果正确的是()A．火箭A上的时钟走得最慢B．地面上的时钟走得最慢C．火箭B上的时钟走得最慢D．火箭B上的时钟走得最快2. 惯性参考系S 中有一边长为l 的正方形。
从相对S 系沿x 方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图像可能是3. 也许你会疑惑，为什么在日常生活中未发现长度收缩、时间延缓或质量随速度增大而增加的现象。
初识相对论教案-高一下学期物理鲁科版(2019)必修第二册
第5章第1节初识相对论一、牛顿、爱因斯坦不同的时空观1、绝对（经典）的时空观（牛顿力学时空观）（1）牛顿认为：绝对的时间自身在流逝着，因其本性而在均匀地、与任何外界无关地流逝着；绝对的空间就其本性而言，与外界任何事物无关，永远是相同的和不动的；时间和空间与物质及其运动无关，并且时间和空间是完全独立的。
（2）经典时空观结论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、相对的时空观（1）爱因斯坦认为：绝对的时间和空间是不存在的，时间、空间与物质及其运动都有着密切的联系。
（2）相对论的时空观结论“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。
二、经典力学的成就、局限性以及适用范围1、经典力学的成就（1）牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃．（2）经典力学和以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力学等得到了广泛的应用，并取得了巨大的成就．（3）18世纪60年代，力学和热力学的发展及其与生产的结合，使机器和蒸汽机得到改进和推广，引发了第一次工业革命．（4）由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等，是航空航天技术的理论基础．火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射，都是牛顿力学规律的应用范例．2、经典力学的局限性（1）经典力学的绝对时空观，割裂了时间、空间、物质及其运动之间的联系，不能解释高速运动领域的许多客观现象．（2）经典力学的运动观，从自然观角度来说，给出的是一幅机械运动的图景，不能解释微观世界丰富多彩的现象．3、经典力学的适用范围相对论和量子力学的出现，使人们认识到经典力学的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界；只适用于弱引力环境，不适用于强引力环境。
鲁科版(2019)高中物理必修第二册 5.2初识相对论_教案设计1
初识相对论【教学目标】一、知识与技能1．初步了解狭义相对论的基本假设。
2．认识时间和空间的相对性。
3．了解狭义相对论的其他两个结论。
二、过程与方法1．培养学生严密的逻辑思维习惯，激发学生进一步学习的愿望。
2．学习正确的认识方法：实践是检验真理的唯一方法。
三、情感、态度与价值观通过对本节知识的分析，培养学生的逻辑思维能力，激发学生探索科学的精神。
【教学重点】狭义相对论的基本假设。
【教学难点】1．狭义相对论的基本假设。
2．能辨析清楚在哪些情况下考虑相对论效应，哪些情况下不必考虑。
【教学过程】一、新课导入19世纪后半叶，关于电磁场的研究不断深入，人们认识到了光的电磁本质。
我们已经知道，电磁波是以巨大且有限的速度传播的，因此在电磁场的研究中不断遇到一些矛盾，这些矛盾导致了相对论的出现。
相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循的规律，而且改变了我们对于时间和空间的认识，它的建立在物理学和哲学的发展史上树立了一座重要的里程碑。
二、新课教学（一）经典的相对性原理教师：生活中的相对性随处可见教师举例：物体甲以3m/s向右运动，物体乙以2m/s向右运动，实际我们选什么做参考系的？学生：地面。
教师：分别选地面和甲做参考系说出乙的运动情况？学生：以地面为参考系，乙的速度大小为2m/s，方向向右，以甲为参考系，乙的速度大小为1m/s，方向向左。
教师：由以上实例我们归纳出两点内容：（1）研究物体的运动必须选参考系。
（2）同一运动选不同参考系速度不一定相同。
教师：要研究物体运到必须涉及到参考系概念，我们已经掌握了惯性系概念。
学生：牛顿运动定律成立的参考系，相对于一个惯性参考系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。
教师：下面我们通过一段材料，在不同惯性系中研究物体运动情况。
教师组织学生分组讨论完成：问题1．两种不同的惯性参考系中观察到的各种现象有变化吗？所遵守的力学规律都相同吗？问题2．在一个惯性参考系内进行的任何力学实验能不能判断这个惯性系相对于另一个惯性参考系做匀速直线运动？教师提问：伽利略相对性原理有两种表述各是什么？学生回答：1．力学规律在任何惯性系中都是相同的。
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2020-2021学年鲁科版（2019）必修第二册
5.2相对论中的神奇时空教案
教学目标
1. 了解时间延缓效应、长度收缩效应，并大体了解它们的验证及应用。
2. 了解质能关系，知道质能关系的应用。
3. 大体了解相对论的弯曲时空理论及其验证。
教学重难点
教学重点
尺缩钟慢效应、质能关系
教学难点
长度收缩效应、时间延缓效应、相对论弯曲时空理论
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师设问：回顾狭义相对性原理的两条基本假设。
教师活动：创设火车上光源发光的情境。
假设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，闪光照到了车厢的前壁和后壁。
教师设问：车上的观察者将会看到什么现象，地面上的观察者又会看到什么现象？
讲授新课
教师活动：讲解同时的相对性。
车上的观察者以车厢为参考系，因为车厢是个惯性系，光向前、后传播的速率相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁。
对于车下的观察者来说，他以地面为参考系，因闪光向前、后传播的速率对
地面也是相同的，在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些。
他观测到的结果应该是：闪光先到达后壁，后到达前壁。
因此，这两个事件不是同时发生的。
在经典力学中，时间是绝对的，时间均匀流逝的。
两者之间是独立的。
在经典力学的，两个事件在某一参考系中同时发生，那么在其他任意的参考系中这两个事件也是同时发生的。
在相对论中，时间和空间是不可分割的。
时间和空间都是相对的，两个事件是否同时发生也是相对的。
一、时间延缓效应
教师活动：讲解时间延缓效应。
如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是
t∆=(1)
由于v<c，所以总有Δt>Δτ，此种情况称为时间延缓效应。
二、长度收缩效应
如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是
l l=(2)
由于v<c，所以总有l >l0，此种情况称为长度收缩效应。
教师活动：分别以地面和μ子为参考系分析μ子的寿命问题。
已知μ子低速运动的平均寿命为3.0 μs。
有文献报道从1981 m的高山上测得563个μ子，μ子下降的速率为0.99c，在海平面几乎全部测到这些μ子。
μ子在其寿命期间下降的高度为h=3.0 μs×0.99c=891 m。
即在海平面应该探测不到这些μ子，为什么会出现这种现象？
μ子的速度可以与光速相比，这时再用经典力学来讨论这个问题就不合适了。
应该相对论来解决这个问题。
以μ子为参考系，其下降的高度为
m
h=
在此时间内μ子可以下降的高度为
0.996316m1981m
h cτ
==>
即μ子在其寿命期内可以下降到海平面上。
教师设问：请同学以地面为参考系分析μ子的寿命问题。
学生活动：思考并计算教师所提问题。
师生活动：教师让一个学生发表自己的见解，然后作相应评论。
以地面为参考系，μ子的寿命为
21.3μs
τ=
在此时间内μ子可以下降的高度为
0.996316m1981m
h cτ
==>
即μ子在其寿命期间内可以下降到海平面。
三、质能关系
教师活动：讲解质能关系。
在经典物理学中，质量和能量是两个独立的概念。
按照相对论及基本力学定律可推出质量和能量具有以下关系
2
=
E mc(3)
如果用Δm表示物体质量的变化量，ΔE表示能量的变化量，则有ΔE=mc2。
1938年，德国物理学家哈恩的重核裂变反应使爱因斯坦的质能关系得到了验证。
四、奇妙的时空弯曲
爱因斯坦的广义相对论认为，由于物质的存在，空间和时间会发生弯曲。
天体之间的引力作用是时空弯曲的结果。
万有引力是广义相对论的时空弯曲理论在弱引力场的近似表述。
当遥远的恒星发出的光经过太阳表面时太阳周围的空间弯曲，致使光线发生弯曲。
1919年发生日全食时，英国派出科考队分赴西非和巴西两地观测，观测值与预测值符合得很好。
课堂小结。