人教版 (2019)必修 第二册相对论时空观与牛顿力学的局限性导学案及答案

这是一份人教版 (2019)必修 第二册相对论时空观与牛顿力学的局限性导学案及答案，共6页。学案主要包含了活动方案，检测反馈等内容，欢迎下载使用。
1. 了解绝对时空观和相对论时空观．
2. 知道牛顿力学的局限性．
3. 知道宇宙起源和演化的研究进展．
eq \a\vs4\al(活动一：了解绝对时空观)
生活经验让我们体会到，时间像一条看不见的“长河”，均匀地自行流逝着，空间像一个广阔无边的房间，它们都不影响物体及其运动．也就是说，时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的．这种绝对时空观，也叫牛顿力学时空观．
任何物体的运动都是相对于一定的参考系而言的．通常将相对观察者静止的参考系称为静止参考系；将相对观察者运动的参考系称为运动参考系．运动物体相对静止参考系（如地面）的速度称为绝对速度，运动物体相对运动参考系的速度称为相对速度，而运动参考系相对静止参考系的速度称为牵连速度．
伽利略变换：绝对速度等于相对速度和牵连速度的矢量和．即vAC＝vAB＋vBC，各个分速度的前、后角标依次相连．若前、后角标对调，速度方向相反，如vAB＝－vBA.
1. 若河中的水以相对于岸的速度 v水岸流动，河中的船以相对于水的速度 v船水顺流而下，则船相对于岸的速度为v船岸＝ ＋ ．
2. 某同学骑车向东行驶，车速为v1时，感到风以v2的速度由正北方方向吹来，风的实际速度为v，下列速度关系正确的是( )
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A B C D
牛顿运动定律能够成立的参考系为惯性系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系．伽利略的相对性原理指出力学规律在任何惯性系中都是相同的．
eq \a\vs4\al(活动二：了解相对论时空观)
1. 狭义相对论的两个基本假设
(1)设想人类可以利用飞船以0.2c（c为光速）的速度进行星际航行．若飞船向正前方的某一星球发射一束激光，该星球上的观察者测量到的激光的速度是多少？阅读教材“相对论时空观”部分的前三段，审视并修正答案．
(2)按照伽利略的相对性原理，在不同惯性系中的光速应是各不相同的．但是迈克耳孙—莫雷实验证明：在不同的参考系中，光的传播速度都是一样的！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系不符．爱因斯坦在该实验结论的基础上，提出了两个基本假设：
①在不同的惯性参考系中， 规律的形式都是相同的；
②真空中的光速在不同的惯性参考系中 都是相同的．
(3)“同时”的相对性
请根据光速不变性思考下列问题：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，如图所示．
①以火车为参考系，闪光是否同时到达前壁和后壁？如果不是，应该是什么结果？
②以地面为参考系，闪光是否同时到达前壁和后壁？如果不是，应该是什么结果？
2. 相对论的两个效应
(1)时间延缓效应（动钟变慢）
如果相对于地面以速度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Δt＝ eq \f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v,c))))\s\up12(2))).分析该式，总有Δt Δτ.
如图所示，a、b、c为三个完全相同的时钟，a放在水平地面上，b、c分别放在以速度vb、vc向同一方向飞行的两枚火箭上，且vb
C 根据公式Δt＝ eq \f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v,c)))\s\up12(2)))可知，相对于观察者的速度v越大，其上的时间进程越慢，由vc>vb>va，知c钟走得最慢．
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