6.2《狭义相对论的基本原理》学案2(沪科版必修2)
物理必修ii沪科版 狭义相对论的基本原理 课件(“惯性”相关文档)共7张
伽利略变换与狭义相对论的基本原理不符 .
相对性原理是自然界的普遍规律. 20世纪最伟大的物理学家, 于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论, 他于1905年提出了光量子假设, 为此他于1921年获得诺 贝尔物理学奖, 他还在量子理论方面具有很多的重要的贡献 . 伽相11关A一一一A相11所2贝一所1关光） ） ） ） ）0llbb利对键对有尔有键速世ee爱爱爱爱爱略 性 概 狭 狭 狭 性 的 物 狭 的 概 在rr纪tt因因因因因EE变原念义义义原惯理义惯念任最ii斯斯斯斯斯nn换理：相相相理性学相性：何伟ss坦坦坦坦坦tt与是相对对对是参奖对参相惯ee大相相相相相iinn狭自对论论论自考论考对性,的对对对对对((义然性的的的然系的系性物他性性性性性11相界和基基基界都基都和理还88原原原原原77对的不本本本的是本是不学在99理 理 理 理 理论普变原原原普等原等变––家量：：：：：11的遍性理理理遍价理价性,子99物物物物物于基规规的的55理..理理理理理551本律律论..))9定定定定定原..0方律律律律律5理面年在在在在在不具和所所所所所符有1有有有有有9很.1的的的的的5多年惯惯惯惯惯的先性性性性性重后系系系系系要创中中中中中的立都都都都都贡了具具具具具献狭有有有有有义.相相相相相相同同同同同对的的的的的论表表表表表和达达达达达广形形形形形义式式式式式相..... 对论, 他于1905年提出了光量子假设, 为此他于1921年获得诺 相对性原理是自然界的普遍规律.
光速在任何惯性 系中均为同一常量 ，
20世纪最伟大的物理学家, 于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论, 他于1905年提出了光量子假设, 为此他于1921年获得诺
贝尔物理学奖, 他还在量子理论方面具有很多的重要的贡献 .
5.2 电磁场理论引发的怪异问题 狭义相对论的基本原理学案 沪科版选修
5.2 电磁场理论引发的怪异问题狭义相对论的基本原理学案沪科版选修5、1-5、2 电磁场理论引发的怪异问题狭义相对论的基本原理[学习目标定位]1、理解伽利略相对性原理、2、了解狭义相对论的两条基本公设、3、由伽利略变换和洛伦兹变换体会经典物理学的时空观和狭义相对论的时空观的不同、4、了解同时的相对性和相对论速度变换公式、1、惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就叫惯性系，相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系、2、迈克耳孙莫雷实验说明了什么？答案说明光速c是不变的、[要点提炼]1、按经典物理速度合成公式，一个人在相对地面以速度v运动的车或船上，向前进方向掷出一个相对于自己以速度u运动的球，则球相对地面的速度应为V＝u＋v、2、对光的传播应用了经典的物理速度合成公式后，得出的结果与电磁场理论中“光在真空中的传播速度为c”产生了矛盾、即经典的速度合成公式对电磁学不适用、3、迈克耳孙—莫雷实验说明：光在任何方向上传播时，相对地球的速度都是相同的、也就是说，地球相对于“以太”的速度v实际上为零，或者说“以太”根本不存在、光速c是不变的、4、伽利略相对性原理：对于力学规律来说，一切惯性系都是等价的、例1 如图1所示，在列车车厢的光滑水平底面上有一个质量为m＝5 kg的小球，正随车厢一起以20 m/s的速度匀速前进、现在给小球一个水平向前的F＝5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少？图1解析对车厢里的观察者物体的初速度为0，加速度a＝＝1 m/s2经10 s时，速度v1＝at＝10 m/s、对地面上的观察者解法一物体初速度v0＝20 m/s加速度相同a＝＝1 m/s2经10 s 时，速度v2＝v0＋at＝30 m/s、解法二根据速度合成法则v2＝v1＋v0＝(10＋20)m/s＝30 m/s、答案10 m/s 30 m/s二、狭义相对论的两条公设[问题设计]1、在伽利略变换中，时间和空间是否有关系，它们与物体的运动有无关系？答案时间和空间是分离的、时间尺度和空间尺度跟物体运动无关，都是绝对的、2、面对电磁场理论与经典物理学之间出现的矛盾，爱因斯坦对时间和空间又是怎样理解的？答案爱因斯坦认为，空间和时间在本质上是统一的，空间和时间不是分离的、[要点提炼]狭义相对论的两个基本公设1、爱因斯坦相对性原理：在所有相互做匀速直线运动的惯性参考系中，物理规律都是相同的、2、光速不变原理：在所有相互做匀速直线运动的惯性参考系中，光在真空中的速度都是相等的、例2 考虑以下几个问题：图2(1)如图2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？解析光速不变原理指的是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的、故三种情况下人看到的光速都是c、答案(1)c (2)c (3)c三、洛伦兹变换、同时的相对性[问题设计]如图3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同时照亮了前后壁吗？地上的人怎么认为？图3答案车上的人认为闪光同时照亮了前后壁，地上的人认为先照亮后壁、[要点提炼]1、洛伦兹变换2、同时的相对性(1)经典物理学家认为：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，跟观察者所选取的参考系有关、[延伸思考]你能够在v≪c时，由洛伦兹变换得到伽利略变换吗？答案当v≪c时，公式x＝中的很小近似为零，故x＝x′＋vt′；公式t＝中也近似为零，则t＝t′、例3 如图4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4A、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察者看到的是由B发出后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动，靠近C而远离A，所以列车上的观察者看到C先被照亮，故只有C正确、答案C四、相对论速度变换公式[问题设计]一列火车正以v＝50 m/s 的速度高速行驶，列车内一乘客以相对列车u′＝5 m/s的速度向前跑，站台上的观察者测得该乘客的速度是u＝v＋u′＝55 m/s、若列车的速度是0、9c，乘客的速度是0、5c，那么站台上的观察者测得该乘客的速度为0、9c＋0、5c＝1、4c吗？答案不是[要点提炼]相对论速度变换公式1、公式：设高速行驶的火车的速度为v，车上的人相对火车以速度u′运动，人相对地面的速度为u，则2、结论：光速c是物体运动速度的极限，且相对任何参考系，光速都是不变的、3、理解：若v≪c，u′≪c时，可忽略不计，即1≈1，相对论速度合成公式可近似变为u＝vu′、例4 地球上一观察者，看见一飞船A以速度2、5108 m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2、0108 m/s跟随A飞行、求：(1)A上的乘客看到B的相对速度；(2)B上的乘客看到A的相对速度、解析(1)A上的乘客看地面上的人以－2、5108 m/s向后运动、地面上的人看B以2、0108 m/s向前运动，则A上的乘客看到B的相对速度为u ＝＝108 m/s≈－1、125108 m/s、(2)B上的乘客看到A的相对速度为1、125108 m/s、答案(1)－1、125108 m/s (2)1、125108 m/s2、狭义相对论的基本原理1、通常我们把地球和相对于地面静止或匀速运动的参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的有( )A、停在地面上的汽车B、绕地球做匀速圆周运动的飞船C、在大海上匀速直线航行的轮船D、以较大速度匀速运动的磁悬浮列车答案B解析由惯性系和非惯性系的概念可知选B、2、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答案D解析由狭义相对论原理可知D错误、3、下列关于经典力学的时空观，正确的是( )A、经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的B、在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关C、在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对不变的量值，而与参考系的选取无关D、经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间、空间与物体的运动无关答案ABCD解析由经典力学时空观内容可知A、B、C、D正确、4、设想有一艘飞船以v＝0、8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0、9c，从地面上的人看来，物体的速度为( )A、1、7cB、0、1cC、0、99cD、无法确定答案C解析根据相对论速度变换公式：u＝，得u＝＝0、99c，故选项C正确、。
沪科版高中物理必修二第6章-6.2+3+4
(3)运动的尺子缩短 l ＝ l′ v2 1－ 2 ，其中 l′为与物体一起运动的人测得的 c
长度，l 为地面上的人测得的长度．
1．时间延缓效应是一种观测效应，不是时钟走快了或走 慢了，也不是被观测过程的节奏变化了． 2．长度收缩效应也是一种观测效应，不是物体本身发生 了收缩．另外，在垂直于运动方向上不会发生收缩效应现象．
*6.2
狭义相对论的基本原理
*6.3 爱因斯坦心目中的宇宙 *6.4 微观世界与量子论
教师用书独具演示
●课标要求 1．初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对 人类认识世界的影响． 2．初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和 微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人类对 于物质世界的认识．
②两条基本公设 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是 相同的．这 个公设通常叫做爱因斯坦相对性原理． 在一切惯性系中，光在真空中传播的速度都等于c ，跟光 源的运动无关． (3)爱因斯坦的时空观 ①同时的相对性 在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一个参考系 看来是 不同时的 ，这被称为“同时”的 相对性 ．
【解析】 以观测者为一参考系测得尺的长度为 l，以尺 为另一参考系，测得尺的长度为 l′. 由公式 l＝l′ v2 1－ 2 ， c
c l′2－l2 可得：v＝ ， l′ 代入数据得：v＝2.6×108 m/s. 【答案】 2.6×108 m/s
质速关系和质能关系的理解
【问题导思】 1．在经典力学中，对质量是怎样解释的？ 2．在狭义相对论中，高速运动的物体其质量如何求出？ 3．质能方程的建立说明质量和能量有何关系？
1． “钟慢效应”或“动钟变慢”是在两个不同惯性系中 进行时间比较的一种效应，不要认为是时钟的结构或精度因 运动而发生了变化， 而是在不同参考系中对时间的观测效应． 2．运动时钟变慢完全是相对的，在两个惯性参考系中的 观测者都将发现对方的钟变慢了．
沪科版高中物理必修二《狭义相对论的基本原理》ppt课件2
The laws of physics are the same for observers in all inertial reference frames. No frame is preferred .
The speed of light in vacuum has the same value directions and in all inertial reference frames.
c in all
“根据相对原理，物理现象的规律应该是同样的，无论是对于固定
不动的观察者，或是对于做匀速运动的观察者。这样我们不能够，也不 可能，辨别我们是否正处于这样一个运动状态 ”
“我失败的主要原因是我死守一个观念：只有变量 t 才能作为真正的时间， 而我的当地时间 t' 仅能作为辅助的数学量。”他写出了时空变换公式，可是 他不敢讲这个 t' 就是一个运动观察者的时间。
但是由于受到根深蒂固的绝 对时空观的影响，面对已发 现的相对论时空表示式，没 有从中找到正确的物理含义。
y y 104
z z 106
（ 109， 104， 106）对应的 S 系中的坐 即与 S 系中位置 9 4 6 标为 （ 1.16 10 ， 10 ， 10 ）。
洛仑兹1904年在爱因斯坦发表相对论之前就已将洛仑 兹公式推导出来，他已经走到了相对论的边缘，
t t' x' / c 2 1 ( / c )2
2. 若用两种方法测量伴星的运动周期：
例1 假定有两个惯性系 S与 S，其坐标轴互相平行， t0 S S S 时刻， 系与 系的坐标原点重合，之后 系相对于 系以速度 S 沿 轴运动。试求：在系 中 v 0.6c x 4 S t 2s （ 109， 10 ， 106） 时，与 系中位置坐标 对应的 系中的位 S S 置坐标。（上述坐标为国际单位）。
同步备课套餐之高一物理沪科版必修二课件：第6章 6.16.26.3
经典时空观
相对论时空观
同一运动对不同参考系描述 光在一切惯性参考系中传向
运动情况
结果不同，即速度不同
各个方向的速度不变
时间与空 时间均匀流逝，空间不变化， 时间、空间都随运动情况
间的关系 与运动情况及外部条件无关 而改变
①同时的绝对性 ②时间间隔的绝对性 几个结论 ③空间距离的绝对性 ④物体的质量恒定不变
物体的质量也不随运动状态而改变 B.狭义相对论和经典力学是完全不同、相互矛盾的两个理论
√C.物体高速运动时，物体的运动服从狭义相对论，在低速运动时，物体
的运动服从牛顿运动定律 D.以上说法都是错误的
解析 答案
针对训练1 (多选)牛顿运动定律能适用于下列哪些情形
A.研究原子中电子的运动
√B.研究“神舟五号”飞船的高速发射 √C.研究地球绕太阳的运动 √D.研究飞机从北京飞往纽约的航线
三、经典力学的局限性和适用范围 1.经典力学的局限性和适用范围：对于 宏观 、 低速 (相对光速)物体的运 动经典力学仍然适用. 2.经典力学的局限性 (1)经典力学的应用受到物体运动 速率 的限制，当物体运动速率接近于真 空中的 光速 时，经典力学的许多观念将发生重大变化. (2)经典力学不适用于微观领域中物质结构和 能量不连续 的现象.
• 8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都 不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。下午8时46分21秒 下午8时46分20:46:2121.11.21
四、经典时空观与相对论时空观 1.经典时空观 (1)经典时空观(绝对时空观)：时间永远均匀地流逝，与任何外界 无关 ； 空间与任何外界事物 无关 ，从不运动，永远不变. (2)惯性系与非惯性系： ①惯性系：凡是 牛顿运动 定律成立的参考系，相对于惯性系静止或做匀 速直线运动的参考系都是惯性系. ②非惯性系： 牛顿运动 定律不成立的参考系，相对于惯性系做变速运动 的参考系是非惯性系.
高中物理 第六章 相对论 6.2 狭义相对论的两个基本假
狭义相对论的两个基本假设(选学)[学习目标定位] 1.了解广义相对论的基本原理.2.初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据．1．广义相对论的两个基本原理 (1)广义相对性原理在任何参考系中物理规律都是一样的． (2)等效原理一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的． 2、广义相对论点滴 [问题设计]1．在一个全封闭的宇宙飞船中，若飞船静止，宇航员将一小球自由释放，小球将怎样运动？假如没有引力场，飞船加速上升，宇航员将小球自由释放，小球相对飞船会怎样运动？ 答案 小球都是以某一加速度落向舱底．2．宇航员能否根据“小球的加速下落”判断飞船是静止在一个引力场中，还是正处在一个没有引力场而正加速上升的过程中？ 答案 不能． [要点提炼]1．广义相对论的基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是一样的．(2)等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的． 2．广义相对论的几个结论 (1)光线在引力场中弯曲．(2)引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别(引力红移)．一、相对论速度变换公式例1 一粒子以0.05c 的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c ，电子的衰变方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．解析 已知u ＝0.05c ，v x ′＝0.8c . 由相对论速度变换公式得v x ＝v x ′＋u 1＋v x ′u c2＝v x ′＋u c 2c 2＋v x ′u ，v x ＝c ＋0.05c c 2c 2＋0.8c ×0.05c≈0.817c .答案 0.817c二、对质能方程的理解例2下列关于爱因斯坦质能方程的说法中，正确的是( )A．只有运动的物体才具有质能，静止的物体没有质能B．一定的质量总是和一定的能量相对应C．E＝mc2中能量E其实就是物体的内能D．由ΔE＝Δmc2知质量与能量可以相互转化解析E＝mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化．故选项B正确，D错误；静止的物体也具有能量，称为静质能E0，E0＝m0c2，m0叫做静质量；E＝mc2中的能量E包括静质能E0和动能E k，而非物体的内能，故选项A、C错误．答案 B三、广义相对论的几个结论例3在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光( ) A．经太阳时发生了衍射B．可以穿透太阳及其他障碍物C．在太阳引力场作用下发生了弯曲D．经过太阳外的大气层时发生了折射解析根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，A、B、D均错．答案 C1.(相对论速度变换公式)在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u 与u ′＋v 的关系是( ) A ．u ＝u ′＋v B ．u <u ′＋v C ．u >u ′＋v D ．以上均不正确 答案 B解析 由相对论速度变换公式可知B 正确．2．(对质能方程的理解)关于物体的质量，下列说法正确的是( ) A ．在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的B ．在牛顿力学中，物体的质量随物体的速度变化而变化C ．在相对论力学中，物体静止时的质量最小D ．在相对论力学中，物体的质量随物体速度的增大而增大 答案 ACD解析 在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的，故选项A 正确，B 错误；在相对论力学中，由于物体的速度v 不可能达到光速c ，所以v <c,1－(v c)2<1，根据m ＝m 01－v c2，可知选项C 、D 均正确．3．(广义相对论的几个结论)在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于飞船的运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是( ) A ．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的 B ．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的 C ．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的 D ．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的 答案 AD题组一 相对论速度变换公式1．设想有一艘飞船以v ＝0.8c 的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c ，从地面上的人看来，物体的速度为( ) A ．1.7c B ．0.1c C ．0.99c D ．无法确定 答案 C解析 根据相对论速度变换公式得u ＝0.8c ＋0.9c1＋0.8c ×0.9c c2≈0.99c .2．火箭以35c 的速度飞离地球，在火箭上向地球发射一束高能粒子，粒子相对地球的速度为45c ，其运动方向与火箭的运动方向相反．则粒子相对火箭的速度大小为( ) A.75c B.c 5C.3537c D.5c 13答案 C解析 由相对论的速度变换公式得－45c ＝35c ＋u ′1＋35cu ′c2解得u ′＝－3537c ，负号说明与v 方向相反．3．地球上一观察者，看见一飞船A 以速度2.5×108m/s 从他身边飞过，另一飞船B 以速度2.0×108m/s 跟随A 飞行．求： (1)A 上的乘客看到B 的相对速度； (2)B 上的乘客看到A 的相对速度．答案 (1)－1.125×108m/s (2)1.125×108m/s解析 (1)A 上的乘客看地面上的人以－2.5×108m/s 向后运动．地面上的人看B 以 2.0×108m/s 向前运动，则A 上的乘客看到B 的相对速度为u ＝－2.5＋2.01＋－2.5×2.032×108 m/s ＝－1.125×108m/s.(2)B 上的乘客看到A 的相对速度为1.125×108m/s. 题组二 相对论质量和质能方程4．一个物体静止时质量为m 0、能量为E 0.速度为v 时，质量为m 、能量为E 、动能为E k .下列说法正确的是( )A ．物体速度为v 时的能量E ＝mc 2B ．物体速度为v 时的动能E k ＝12mc 2C ．物体速度为v 时的动能E k ＝12mv 2D ．物体速度为v 时的动能E k ＝(m －m 0)c 2答案 AD5．已知电子的静止能量为0.511 MeV ，若电子的动能为0.25 MeV ，则它所增加的质量Δm 与静止质量m 0的比值近似为( ) A ．0.1 B ．0.2 C ．0.5 D ．0.9 答案 C解析 设电子运动时的速度为v 由题意知E 0＝m 0c 2＝0.511 MeV①电子运动时的能量E ＝E 0＋E k ＝0.761 MeV② 又因为E ＝mc 2③m ＝m 01－v 2c2④将④代入③得E ＝m 0c 21－v 2c2＝E 01－v 2c2⑤由④⑤可知m m 0＝E E 0所以Δm m 0＝m －m 0m 0＝E －E 0E 0＝0.761 MeV －0.511 MeV 0.511 MeV≈0.5，故选项C 正确．6．一核弹含20 kg 的钚，爆炸后生成的核静止质量比原来小110 000.求爆炸中释放的能量．答案 1.8×1014J解析 爆炸前后质量变化为：Δm ＝110 000×20 kg＝0.002 kg ，释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝0.002×(3×108)2J ＝1.8×1014J.7．太阳在不断地向外辐射能量，因而其质量也在不断地减小．若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J ，试计算太阳在1 s 内失去的质量．估算太阳在5 000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量2×1027t 相比较． 答案 见解析解析 由太阳每秒钟辐射的能量ΔE 可得其在 1 s 内失去的质量为Δm ＝ΔE c2＝4×102682kg≈4.44×109kg5 000年内太阳总共减少的质量为Δm ＝5 000×365×24×3 600×4.44×109kg≈7×1020kg ，与总质量相比ΔM M ＝7×10202×1027×103＝3.5×10－10，比值较小． 题组三 广义相对论的几个结论8．关于狭义相对论、广义相对论的认识，下列说法正确的是( ) A ．万有引力可以用狭义相对论做出正确的解释 B ．电磁力可以用狭义相对论做出正确的解释 C ．狭义相对论是惯性参考系之间的理论 D ．万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架 E ．由ΔE ＝Δmc 2知质量和能量可以相互转化 答案 BCD9．下列说法中正确的是( ) A ．物质的引力使光线弯曲B ．光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用C ．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D ．广义相对论可以解释引力红移现象答案ACD解析根据广义相对论的结论可知，选项A、C、D正确，B错误．10．下列说法中，正确的是( )A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B．强引力作用可使光谱线向红端偏移C．引力场越强的位置，时间进程越快D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的答案ABD解析由广义相对论我们可知：物质的引力使光线弯曲，因此选项A、D是正确的．在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B正确，C错误．11．以下说法中正确的是( )A．白矮星表面的引力很强B．在引力场弱的地方时钟走得比引力场强的地方快些C．引力场越弱的地方，物体的长度越短D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移答案AB。
《狭义相对论的基本原理》 说课稿
《狭义相对论的基本原理》说课稿尊敬的各位评委、老师们：大家好！今天我说课的题目是《狭义相对论的基本原理》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《狭义相对论的基本原理》是高中物理选修 3-4 中的重要内容。
这部分知识对于学生理解近代物理学的发展，拓展科学思维具有重要意义。
本节课的教材内容主要包括狭义相对论的两个基本原理：相对性原理和光速不变原理。
通过对这两个原理的学习，学生能够初步了解相对论的基本思想，为后续深入学习相对论的相关知识打下基础。
教材在编写上注重从实验和现象出发，引导学生思考和探究，逐步揭示相对论的基本原理。
同时，教材中还配备了一些实例和习题，帮助学生巩固所学知识，提高应用能力。
二、学情分析学生在学习本节课之前，已经掌握了牛顿力学的基本规律，形成了一定的经典物理思维。
然而，相对论的概念和原理与经典物理有很大的差异，学生在理解上可能会存在一定的困难。
高二的学生具备了一定的逻辑思维能力和抽象思维能力，但对于较为抽象和复杂的物理概念，还需要通过具体的实例和直观的演示来帮助理解。
此外，学生对于科学探究的方法和过程有了一定的了解，但在自主探究和合作学习方面还需要进一步的引导和培养。
三、教学目标基于以上的教材和学情分析，我制定了以下的教学目标：1、知识与技能目标（1）理解狭义相对论的相对性原理和光速不变原理。
（2）能运用狭义相对论的基本原理分析和解决一些简单的问题。
2、过程与方法目标（1）通过对经典物理与相对论的比较，培养学生的批判性思维能力。
（2）通过实验探究和理论分析，提高学生的科学探究能力和逻辑推理能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对科学的好奇心和求知欲，培养学生勇于探索的科学精神。
（2）使学生认识到科学理论的发展是不断创新和完善的，培养学生的科学态度和创新意识。
四、教学重难点教学重点：狭义相对论的相对性原理和光速不变原理。
沪科版高中物理必修二第6章6.2狭义相对论的基本原理同步练测.docx
高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）6.2 狭义相对论的基本原理建议用时 实际用时满分 实际得分30分钟70分一、选择题（每小题5分，共15分） 1.下列说法正确的是（ ）A.世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化B.时间和空间不依赖人们的意识而存在C.时间和空间是绝对的D.时间和空间是紧密联系、不可分割的 二、填空题(本题共5小题，每小题6分，共30分．把答案填在题中横线上) 2.要描述一个物体的运动，必须选择_____________. 3.20世纪初，著名的物理学家爱因斯坦建立了_____________，使人们对时空观的认识产生了根本性的变革. 4.绝对时空观的特点是：________________________、_____________________，时间和空间都是绝对的. 5.在经典力学中，_____________是力学规律的基础，如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就叫做_____________.6.所谓的惯性系是指_____________；相对于一个惯性系做匀速运动的另一个参考系_____________（选填“是”或“不是”）惯性系，在不同的惯性系中，力学规律都_____________（选填“相同”或“不同”）；也就是说，每个惯性系都是_____________的，这个观点叫做_____________. 三、简答题(本小题共5小题，每小题5分，共25分) 7.狭义相对论的基本公设是什么？8.试述经典力学的时空观及所遇到的困难.9.如图1所示，在地面上点固定一光源，在离光源等距的两点上固定有两个光接收器，今使光源发出一闪光，问：图1（1）在地面参考系中观测，谁先接收到光信号？（2）在沿方向高速运动的火车参考系中观测，谁先接收到光信号？6.2 狭义相对论的基本原理得分：一、选择题题号 1答案二、填空题2.3.4.5.6.三、简答题7.8.9.6.2 狭义相对论的基本原理参考答案一、选择题1.D解析：根据狭义相对论的观点，时间和空间都不是绝对的，都是相对的.时间和空间不能割裂，是紧密联系的.所以选项A、B、C错误，选项D正确.二、填空题2.参考系3.狭义相对论4.时间和空间是分离的时间尺度和空间尺度与物质运动无关5.牛顿运动定律惯性系6.牛顿运动定律都成立的参考系是相同等效伽利略相对性原理三、简答题7.两条基本公设是：（1）爱因斯坦相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的.（2）光速不变原理：在一切惯性系中，光在真空中传播的速度都等于，跟光源的运动和观察者运动无关.8.经典力学的时空观认为：时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动无关，都是绝对的.按该观点和伽利略的相对性原理，就会得到在不同的惯性系中所测得的光速是不同的.而实验事实却是光速不变，这样实验事实便与理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困难.解析：根据经典力学和伽利略的相对性原理，在不同的惯性系中所测得的光速是不同的，而实验事实却是光速不变，这样实验事实便与理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困难.9.（1）先接收到（2）同时接收到解析：以地面为参考系，发出的闪光到距离不同，先传到，所以先接收到光信号；若以高速运动的火车为参考系，传到的距离相等，所以同时到达两点.。
物理沪科版必修2自我小测：6.2狭义相对论的基本原理
自我小测1要描述一个物体的运动，必须选择________。
220世纪初，著名的物理学家爱因斯坦建立了________，使人们对时空观的认识产生了根本性的变革。
3所谓的惯性系是指__________________________；相对于一个惯性系做匀速运动的另一个参考系______(填“是”或“不是”)惯性系，在不同的惯性系中，力学规律都______(填“相同”或“不同”)；也就是说，每个惯性系都是______的，这个观点叫做__________________。
4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，则壮壮观测到该光束的传播速度为________。
(填写选项前的字母)A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c5狭义相对论的基本公设是什么？6试述经典力学的时空观及所遇到的困难。
参考答案1答案：参考系2答案：狭义相对论3答案：牛顿运动定律都成立的参考系是相同等效伽利略相对性原理4解析：根据爱因斯坦狭义相对论光速不变原理可知D对。
答案：D5答案：两条基本公设是：(1)爱因斯坦相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的。
(2)光速不变原理：在一切惯性系中，光在真空中传播的速度都等于c，跟光源的运动和观察者的运动无关。
6解析：根据经典力学和伽利略的相对性原理，在不同的惯性系中所测得的光速是不同的。
而实验事实却是光速不变，这样实验事实便与理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困难。
答案：经典力学的时空观认为：时间和空间是分离的，时间尺度和空间尺度与物质运动无关，都是绝对的。
按该观点和伽利略的相对性原理，就会得到在不同的惯性系中所测得的光速是不同的。
而实验事实却是光速不变，这样实验事实便与理论产生了矛盾，使经典力学时空观遇到了困难。
6.3《爱因斯坦心目中的宇宙》学案2(沪科版必修2)
【课题】 6.3爱因斯坦心目中的宇宙【学习目标】1、具体学习了解相对论时空观及其相关结论2、了解两种奇特的相对论效应：尺缩效应和时钟延缓效应3、了解爱因斯坦质速关系公式和质能关系公式。
【重、难点分析】1、重点是学习接受相对论时空观，并理解狭义相对论的有关结论；2、难点是理解相关公式的含义。
由于学生已掌握经典力学的主要规律和时空观，思考问题很容易出现用经典力学的时空观念理解相对论的有关公式的情况。
【知识点导学】一、经典力学的时空观我们已经从本质上了解了经典力学的时空观，概括起来就是绝对的时空观：时间是绝对的，空间也是绝对的，时间与空间是相互独立互不相干的，且与任何外界物质的存在和运动也无关。
绝对时空观下一些常见的结论（我们在经典力学中已建立起来的概念）如下：1、同时的绝对性2、时间间隔的绝对性3、空间间隔的绝对性4、物体的质量的不变性二、爱因斯坦的时空观爱因斯坦从两个公设出发建立了狭义相对论，同时也建立了新的时空观念——相对论的时空观，也称爱因斯坦的时空观：认为时间、空间不是绝对的，它们之间是相互关联的，而且都与物体的运动有关。
下面我们看看在新的时空观念下给我们形成了哪些新的概念：同时的相对性：在一个惯性系中的观察者观测到两个事件是同时发生的，那么在另一个惯性系中的观察者可能观测到这两个事件不是同时发生的。
如图一列车以很快的速度v沿平直的铁路运动。
设想某节车厢内处于正中间位置有一位观察者A和一台闪光器S，车厢头和车厢尾各有一个光接收器P和Q。
地面站台上有一个观察者B如右图所示。
在列车驶过站台A、B两个观察者相遇的瞬间闪光器发出闪光，此后P、Q两接收器分别接收到闪光，这便是两个事件（设P接收到闪光为事件1，Q 接收到闪光为事件2）。
※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※在经典力学看来，在车厢参考系中的B将观测到1、2事件同时发生，因为在光从S传播到P的时间内，光速相对车向、向后一样，距离也相同。
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【课 题】
§6.2狭义相对论的基本原理
【学习目标】
1、根据日常观察及经验理解经典力学的时空观及其特点；
2、知道相对论的两个基本公设，并初步了解爱因斯坦对时空的新认识。
【学习重点】
1、伽利略相对性原理与爱因斯坦相对性原理
2、解经典力学的时空观与新的实验事实的矛盾
3、了解相对论的两个基本公设及爱因斯坦对时空的新认识。
【教学难点】
1、高速世界远离我们所生活的低速世界，不但难以用生活经验来诠释，而且与
生活经验相背离，导致学生难以接受。
2、经典物理学的概念根深蒂固，导致学生对新理论难以理解。
3、高速实验难以演示，缺乏直观的实验和形象生动的实例使学生难以想象。
【知识点导学】
一、经典力学的时空观
1、空间是与外界任何事物无关的而永远相同和不动的（所谓绝对的空间）
2、时间自身在流逝着，而且由于其本性而均匀地与任何其他外界事物无关的流逝着（所谓绝
对时间）
3、空间和时间是彼此独立、互不相干的，时间尺度与空间尺度跟任何外界物质的存在及其运
动情况均无关。
经典力学的时空观，也称绝对时空观，也就是牛顿的时空观。
按照这种时空观念，宇宙具有共同的时间，这个时间跟观察者没有关系。
按照这种时空观念，不同地点可以有相同的时刻。
如北京22点、华盛顿9点、伦敦14点都是指同一个时刻，这种同时是绝对的。
按照这种时空观念，对于地面上的两点间的距离，地面上的观察者和乘火箭高速运动的观
察者他们测量的结果应该是相同的，也就是说，这段距离是绝对的，与观察者所选的参考
系无关。
※1、时间间隔的绝对性
设有二事件，，在系中测得发生时刻分别为，；在系中测得发生时刻分别为，。在系中测得两事
件发生时间间隔为，在系测得两事件发生的时间间隔为 。，， 。
此结果表示在经典力学中无论从哪个惯性系来测量两个事件的时间间隔，所得结果是相同得，
即时间间隔是绝对得，与参照系无关。
※2、空间间隔的绝对性
设棒静止在系上，沿轴放置，在系中测得棒两端得坐标为，（），棒长为。
在系中同时测得棒两端坐标分别为,（），设系相对沿x′ 轴正方向以速度v匀速运动，则棒长为
即。
此结果表示在不同惯性系中测量同一物体长度，所得长度相同，即空间间隔是绝对的，与参照
系无关。
上述结论是经典时空观（绝对时空观）的必然结果，它认为时间和空间是彼此独立的、互不相
关的，是独立于物质和运动之外的某种东西。
二、狭义相对论的基本公设
1、对追光问题的思考
爱因斯坦16岁起开始思考的一个问题：“如果以光速追光波，将会看到什么？”，这个问题困扰了
爱因斯坦10年之久。
如果认为看到一个停止不前的电磁振荡，这与直觉不符；而如果认为看到的是一个以一定速度
行进的光，这又违反了速度合成法则。
2、伽利略相对性原理
惯性系：在经典力学中，牛顿运动定律成立的参考系，就叫做惯性系。相对于一个惯性系做匀
速直线运动的另一个参考系，也是惯性系
伽利略相对性原理：在不同的惯性系中，力学规律都是相同的。即各个惯性系都是等价的。
力学现象对一切惯性系来说，都遵从同样的规律，或者说，在研究力学规律时一切惯性系都是
等价的。这就是力学相对性原理。这一原理在实验基础上总结出来的。
下面我们可以看到物体的加速度对伽利略变换时是不变的。
设惯性系相对惯性系S以速度v沿x轴正方向运动。由伽利略变换，可得：
及
（注意，）
上式便是伽利略变换下速度变换公式。等式两边对时间求导数，得
此式表明：从不同得惯性系所观察到的同一质点的加速度是相同的，或说成：物体的加速度对
伽利略变换是不变的。进一步可知，牛顿第二定律对伽利略变换是不变的。
但是将这个原理推广到与光速有关的问题中，就产生了无法解决的矛盾：
按照经典力学的速度合成法则（伽利略速度变换公式），光速在不同的惯性系中可能会超过或
小于3×105km/s ，然而大量事实证明光的传播速度与光源的运动情况无关，光在任何惯性系中都是
不变的。
3、狭义相对论的两条基本公设
爱因斯坦把两个看似互相矛盾的“相对性原理”和“光速不变原理”作为新理论（狭义相对论）
的基本公设：
（1）在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。
（2）在一切惯性系中，光在真空中的传播速度都等于c，跟光源的运动无关。
公设（1）通常叫做爱因斯坦相对性原理。公设（2）通常叫做光速不变原理
在绝对时空观看来，这两条假设的确是矛盾的。因此必须抛弃绝对时间、绝对空间的观念。
爱因斯坦的解决方案：建立新的时空观，认为时间不是绝对的，它与速度有着不可分割的联
系。用这个新观念第一次解决了这个困难，接着用了5个星期的时间完成了他的狭义相对论。
狭义相对论将使人们的时空观发生重大变革，它是对经典物理学的一次变革。
【课后检测】
1．下列说法中正确的是 【 】
A．电和磁在以太这种介质中传播
B．相对不同的惯性参考系，光的传播速度不同
C．经典力学中，牛顿定律仅在惯性系中才能成立
D．时间会因惯性参考系相对速度的不同而改变
2．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一场重大革命，他 【 】
A．否定了牛顿的力学原理
B．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性
C．认为时间和空间是绝对不变的
D．承认了“以太”是参与电磁波传播的重要介质
3．下列说法中，能正确表达狭义相对论的公设的是 【 】
A．在不同的惯性系中，一切力学规律都是相同的
B．在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的
C．在不同的惯性系中，真空中的光速都是相同的
D．在不同的惯性系中，真空中的光速都是不同的
4．关于电磁波，下列说法正确的是 【 】
A．电磁波与机械波一样有衍射、干涉现象，所以它们没有本质的区别
B．在沿光速方向相对地面运动速度为u的参考系中观察，电磁波的传播速度为c+u或c-u
C．电磁场是独立的实体，不依附在任何载体中
D．伽利略相对性原理包括电磁规律和一切其他物理规律
5．爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设：
(1)爱因斯坦的相对性原理：__________________ ___________．
(2)光速不变原理：__________________________ ___________．
【课后阅读】
1、课本P.113：信息浏览《光速的测定》
2、课本P.114：信息浏览《爱因斯坦简介》
【课后检测参考答案】
1.CD 2.B 3.BC 4.CD
5. （1）在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。
（2）在一切惯性系中，光在真空中的传播速度都等于c，跟光源的运动无关。