《2018-2019版高中物理 第5章 新時空觀的確立章末總結(jié)課件 滬科版選修3-4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中物理 第5章 新時空觀的確立章末總結(jié)課件 滬科版選修3-4.ppt（25頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、章末總結(jié),第5章 新時空觀的確立,內(nèi)容索引,,知識網(wǎng)絡(luò) 梳理知識 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò),重點探究 啟迪思維 探究重點,達標檢測 檢測評價 達標過關(guān),知識網(wǎng)絡(luò),幾個重要結(jié)論,新時空觀的確立,電磁場理論引發(fā)的怪異問題,,,(1)愛因斯坦相對性原理 (2)_________原理,光速不變,相對論,狹義相對論,,,,兩條公設(shè),同時的相對性,相對論速度變換公式___________,時間是相對的_____________,相對長度公式_____________,時空彎曲 光線彎曲 引力___移,,廣義相對性原理 等效原理,質(zhì)能關(guān)系______,相對質(zhì)量公式_____________,新時空觀的確立,相對論,,,E=
2、mc2,廣義相對論,預(yù)言與證實,無窮的宇宙：宇宙的起源、宇宙的演化,,紅,兩個基本原理,狹義相對論,,幾個重要結(jié)論,,,重點探究,一、時空的相對性,1.同時的相對性 在經(jīng)典物理學(xué)中，如果兩個事件在一個參考系中認為是同時的，在另一個參考系中一定也是同時的；而根據(jù)狹義相對論的時空觀，同時是相對的. 2.時間間隔的相對性 與運動的慣性系相對靜止的人認為兩個事件時間間隔為Δt′，地面觀察 者測得的時間間隔為Δt，則兩者之間關(guān)系為Δt＝ .,3.長度的相對性 (1)如果與桿相對靜止的人認為桿長是l′，與桿相對運動的人認為桿長是l，則兩者之間的關(guān)系為： l＝l′ . (2)一條沿自身長度方向運
3、動的桿，其長度總比桿靜止時的長度短.,例1 如圖1所示，你站在一條長木桿的中央附近，看到木桿落在地上時是兩頭同時著地.所以，你認為這木桿是平著落到了地上.而此時飛飛小姐正以接近光速的速度沿AB方向從木桿前面掠過，她看到B端比A端先落到地上，因而她認為木桿是向右傾斜著落地的.她的看法是否正確？,解析 在靜止的參考系中，A、B兩端同時落地，而飛飛是運動的參考系，在她看來，沿運動方向靠前的事件先發(fā)生.因此B端先落地.,圖1,答案 正確,答案,解析,例2 某列長為100 m的火車，若以v＝2.7108 m/s的速度做勻速直線運動，則對地面上的觀察者來說其長度縮短了多少？,答案,解析,代入數(shù)據(jù)可得Δl＝
4、56.4 m.,答案 56.4 m,設(shè)參考系對地面的運動速度為v，參考系中的物體以速度u′沿參考系運動的方向相對參考系運動，那么物體相對地面的速度u為：u＝ . (1)當物體運動方向與參考系相對地面的運動方向相反時，公式中的u′取負值. (2)若物體運動方向與參考系運動方向不共線，此式不可用. (3)由上式可知：u一定比u′＋v小，但當u′?c時，可認為u＝u′＋v，這就是低速下的近似，即經(jīng)典力學(xué)中的速度疊加. (4)當u′＝v＝c時，u＝c，證明了光速是速度的極限，也反證了光速不變原理.,二、相對論速度變換公式,例3 設(shè)想地球上有一觀察者測得一宇宙飛船以0.60c的速率向東飛行，5.0
5、 s后該飛船將與一個以0.80c的速率向西飛行的彗星相碰撞.試問： (1)飛船中的人測得彗星將以多大的速率向它運動？,答案,答案 0.946c,解析,解析 取地球為S系，飛船為S′系，向東為x軸正向.則S系相對S′系的速度v＝－0.60c，彗星相對S系的速度ux＝－0.80c.由相對論速度變換公式 可求得慧星相對飛船的速率ux′＝ ＝－0.946c，即彗星以0.946c的速率向飛船靠近.,(2)從飛船中的時鐘來看，還有多少時間允許它離開航線，以避免與彗星碰撞？,答案,解析,解析 把t0＝t0′＝0時的飛船狀態(tài)視為一個事件，把飛船與彗星相碰視為第二個事件.這兩個事件都發(fā)生在S′系中的同一地點
6、(即飛船上)，地球上的觀察者測得這兩個事件的時間間隔Δt＝5.0 s，根據(jù)時鐘延緩效應(yīng)可求出Δt′，由Δt＝ ＝5.0 s，解得Δt′＝4.0 s，即從飛船上的時 鐘來看，還有4.0 s的時間允許它離開原來的航線.,答案 4.0 s,三、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系,1.質(zhì)速關(guān)系 物體的質(zhì)量會隨物體的速度的增大而增加，物體以速度v運動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m0之間的關(guān)系m＝ . (1)v?c時， ＝0此時有m＝m0，也就是說：低速運動的物體，可認為其質(zhì)量與物體的運動狀態(tài)無關(guān). (2)物體的運動速率無限接近光速時，其相對論質(zhì)量也將無限增大，其慣性也將無限增大.其運動狀態(tài)的改變也就越難，所以
7、超光速是不可能的.,2.質(zhì)能關(guān)系 (1)相對于一個慣性參考系，以速度v運動的物體其具有的能量,其中E0＝m0c2為物體相對于參考系靜止時的能量. (2)物體的能量變化ΔE與質(zhì)量變化Δm的對應(yīng)關(guān)系為ΔE＝Δmc2.,例4 一電子以0.99c的速率運動.問： (1)電子的總能量是多少？,答案,答案 5.810－13 J,解析,(2)電子經(jīng)典力學(xué)的動能與相對論動能之比是多少？(電子靜止質(zhì)量m0＝9.110－31 kg),答案,答案 810－2,解析,達標檢測,1,2,3,4,1.(多選)關(guān)于質(zhì)量和長度，下列說法中正確的是 A.物體的質(zhì)量與位置、運動狀態(tài)無任何關(guān)系，是物體本身的屬性 B.物體的質(zhì)量與位
8、置、運動狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較小的情況下，其影 響可忽略不計 C.物體的長度與運動狀態(tài)無關(guān)，是物體本身的屬性 D.物體的長度與運動狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較小的情況下，其影響可忽 略不計,√,答案,√,5,解析,解析 由相對論原理可知B、D正確.,2.如圖2所示，假設(shè)一輛由超強力電池供電的摩托車和一輛普通有軌電車，都被加速到接近光速；在我們的靜止參考系中進行測量，哪輛車的質(zhì)量將增大 A.摩托車 B.有軌電車 C.兩者都增加 D.都不增加,√,答案,解析,1,2,3,4,5,圖2,1,2,3,4,解析 在相對論中普遍存在一種誤解，即認為運動物體的質(zhì)量總是隨速度增加而增大；當速度接近光速時，質(zhì)
9、量要趨于無窮大.其實物體質(zhì)量增大只是發(fā)生在給它不斷輸入能量的時候，而不一定是增加速度的時候.對有軌電車，能量通過導(dǎo)線從發(fā)電廠源源不斷輸入，而摩托車的能源卻是它自己帶的.有能量不斷從外界輸入有軌電車，但沒有能量從外界輸給摩托車.能量對應(yīng)于質(zhì)量，所以有軌電車的質(zhì)量將隨速度增加而增大，而摩托車的質(zhì)量不會隨速度增加而增大.,5,√,答案,解析,1,2,3,4,5,解析,1,2,3,4,4.一高能加速器沿相反方向射出兩個粒子，速度均為0.6c，則它們的相對速度大小是多少？,答案,解析 以其中任意一個粒子為運動參考系，要求的就是另一個粒子在該運動參考系下的運動速度u′.由題意知，運動參考系相對靜止參考系的
10、速度v＝0.6c，另一粒子相對于靜止參考系的速度u＝－0.6c.,5,答案 0.88c,可解得u′≈－0.88c，即該粒子相對于運動參考系的速度大小為0.88c.,解析 由質(zhì)能關(guān)系得 E0＝m0c2＝9.1110－31(3108)2 J＝8.210－14 J ＝ eV＝0.51 MeV.,解析,1,2,3,4,5.電子的靜止質(zhì)量m0＝9.1110－31 kg. (1)試用焦耳和電子伏為單位來表示電子的靜質(zhì)能.,5,答案,答案 8.210－14 J 0.51 MeV,解析 由能量關(guān)系得eU＝(m－m0)c2，,(2)靜止電子經(jīng)過106 V電壓加速后，其質(zhì)量和速率各是多少？,答案 2.95m0 0.94c,＝2.6910－30 kg＝2.95m0. 結(jié)果表明速度已非常大，,1,2,3,4,5,解析,答案,
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