15.2时间和空间的相对性-2020-2021学年高二物理同步课堂帮帮帮（人教版选修3-4）

第十五章 相对论简介 第2节 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．长度的相对性 (1)经典的时空观：一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同。 (2)相对论的时空观：长度也具有相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小。设相对于杆静止的观察者认为杆的长度为l0，与杆有相对运动的人认为杆的长度为l，杆相对于观察者的速度为v，则l、l0、v的关系是l＝l0。 1．“动尺变短”：狭义相对论中的长度公式：l＝l0中，l0是相对于杆静止的观察者测出的杆的长度，而l可以认为是杆沿自己的长度方向以速度v运动时，静止的观察者测量的长度。还可以认为是杆不动，而观察者沿杆的长度方向的反方向以速度v运动时测出的杆的长度。 2．“动钟变慢”：时间间隔的相对性公式：Δt＝中，Δτ是相对事件发生地静止的观察者测量同一地点的两个事件发生的时间间隔，而Δt是相对于事件发生地以速度v高速运动的观察者测量同一地点的同样两个事件发生的时间间隔。也就是说：在相对运动的参考系中观测，事件变化过程的时间间隔变大了，这叫做狭义相对论中的时间膨胀。 3．分析时间间隔和长度变化时注意的问题： (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。 4．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．某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这段路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为(　　) A．0.5c 　B．0.6c C．0.8c D．0.9c 【解析】选C　由l＝l0，且＝，可得v＝c＝0.8c，故选项C正确。 2．（多选）假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放