魯科物理必修2 第6章第1節(jié)《高速世界》

《魯科物理必修2 第6章第1節(jié)《高速世界》》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《魯科物理必修2 第6章第1節(jié)《高速世界》（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

,歡迎進入物理課堂,第1節(jié)高速世界,,,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓練,第1節(jié),,課前自主學案,,,課標定位,課標定位,學習目標：1.初步了解愛因斯坦相對論建立的背景，知道時間延緩、長度收縮效應、質速關系、質能關系和時空彎曲．能運用相對論知識解釋簡單的現(xiàn)象．2．了解經(jīng)典物理學的局限性，知道經(jīng)典時空觀與相對論時空觀的關系．3．初步認識“猜想”、“假設”和物理模型的構建在科學研究中的重要作用，培養(yǎng)大膽質疑的勇氣和批判意識．,重點難點：1.通過分析了解經(jīng)典物理時空觀的局限性及其與相對論時空觀的差異．2．理解時間延緩效應、長度收縮效應和質速關系、質能關系．,課前自主學案,一、高速世界的兩個基本原理1．相對性原理：所有物理規(guī)律在一切慣性參照系中都具有__________．2．光速不變原理：在一切慣性參照系中，測量到的_________________都一樣．(c＝3108m/s)二、時間延緩效應1．時間延緩效應：運動的鐘比靜止的鐘走得____，這種效應被稱為時間延緩．2．在相對論時空觀中，Δt為運動時間，Δt′為靜止時間，滿足,相同的形式,真空中的光速c,慢,三、長度收縮效應1．長度收縮效應：在相對于物體運動著的慣性系中沿運動方向測出的物體長度，比在相對靜止的慣性參照系中測出的______2．長度收縮效應表達式：,短,四、質速關系當物體在所處的慣性參照系中靜止時，質量m0最小，稱為_________．當物體相對于慣性系以速度v運動，在此慣性系內觀測它的質量為物體的質量隨_____的增大而_____，在低速運動中，質量的變化可以______．,靜止質量,速度,增大,忽略,五、質能關系按照相對論及基本力學定律可得質量和能量的關系為E＝____，稱為質能關系式．物質的質量減少或增加時，必然伴隨_____的減少或增加，其關系為ΔE＝_____.六、時空彎曲1．愛因斯坦認為_____和_____對軌跡的彎曲是等效的，如果加速能使光線_____，那么引力也能使光線_____．2．按照廣義相對論，光線在引力場中的彎曲可等效為_________被引力彎曲了，引力不但影響空間，還影響______，此影響可描述為________．3．在宇宙中，物質______、_______的區(qū)域時空彎曲大；物質稀少的地方，時空較“平直”．,mc2,能量,Δmc2,加速,引力,彎曲,彎曲,空間本身,時空彎曲,時間,質量大,密度高,核心要點突破,一、對狹義相對論時空觀的理解1．狹義相對論的基本原理(1)相對性原理①內容：所有物理規(guī)律在一切慣性參照系中都具有相同的形式．②對相對性原理的兩點理解a．慣性系是指牛頓運動定律成立的參考系，相對于一個慣性系做勻速直線運動的另一個參照系也是慣性系．,b．相對性原理表明：在某個慣性系中描述某個物理系統(tǒng)的某個物理過程的物理定律，在其他一切慣性系中對該系統(tǒng)該過程做出描述的物理定律的形式皆保持形式不變．(2)光速不變原理①內容：在一切慣性參照系中，測到的真空中的光速都一樣．②光速不變原理表明：在一切慣性系中觀測真空中傳播的光，其傳播速度均為c，與光源或者觀察者的運動無關．,圖6－1－1,由于vm0，速度v越大，運動質量也越大．當v＝0.98c時，m＝5m0.當速度v?c時，m＝m0，這就回到了經(jīng)典物理學的結論——物體的質量與物體的運動狀態(tài)無關．,對于速度v＝c的光子，其靜止質量m0＝0，即只有靜止質量為零的粒子，才能以速度c運動．對于質量m0≠0的物體，當v→c時，m→∞，可見，即使長時間對物體施加恒力F的作用，物體的速度也不可能無止境地增大，其速度不可能達到光速c.二、對質能方程的理解1．質能方程說明，一定質量總是跟一定能量相聯(lián)系的，具體地說，一定質量的物體所具有的總能量是一定的，等于光速的平方與其質量之積，這里所說的總能量，不是單指物體的動能、核能或其他哪一種能量，而是物體所具有的各種能量的總和．,2．根據(jù)質能方程，物體的總能量與其質量成正比．物體的質量增加，總能量隨之增加；質量減少，物體的總能量也隨之減少，這時質能方程也寫作：ΔE＝Δmc2.特別提醒：(1)任何質量m都對應著一定的能量mc2，但質量不是能量．(2)愛因斯坦曾把這個公式看做他的狹義相對論最有意義的結果，因為這個公式為開發(fā)和利用原子能提供了理論基礎．(3)公式ΔE＝Δmc2表示，隨著一個物體質量的減少，會釋放出一定的能量；與此同時，另一個物體吸收了能量，質量也會隨之增加．,三、廣義相對論和時空彎曲的認識1．廣義相對性原理在任何參照系中(包括非慣性系)物理規(guī)律都是相同的，這意味著慣性系中的運動定律在非慣性系中都是相同的，但要滿足相對性原理．2．相對論的等效原理一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參照系等價．這意味著一個非慣性系可以看成一個慣性系，只不過是它的后面有一個均勻的引力場，因為慣性和引力在非慣性系中是分不清的．,3．時空彎曲當物體做加速運動或在非慣性系中時，光線將不再沿直線傳播．光線在引力場中的彎曲可等效為空間本身被引力彎曲了，引力不但影響空間，還影響時間，因此對影響的最佳描述就是時空彎曲．物質的引力使光線彎曲，時間間隔與引力場有關．,課堂互動講練,,設某人在以速度為0.5c的飛船上，打開一個光源，則下列說法正確的是()A．飛船正前方地面上的觀察者看到這一光速為1.5cB．飛船正后方地面上的觀察者看到這一光速為0.5cC．在垂直飛船前進方向地面上的觀察者看到這一光速是0.5cD．在地面上任何地方的觀察者看到的光速都是c,【思路點撥】解答此題時應注意愛因斯坦的光速不變原理．【精講精析】由愛因斯坦的狹義相對論——光速不變原理可得，在真空中的光速在不同的慣性參照系中都是相同的．地面的觀察者是慣性參照系，只要是站在地面上的觀察者，看到的光速都是相等的．所以A、B、C錯誤，D正確．【答案】D,【方法總結】在一切慣性參照系中測得的光速都是一樣的，關鍵是判斷是不是都在慣性參照系中觀察．,變式訓練1關于狹義相對論的基本假設，下列說法中正確的是()①在不同慣性系中，力學規(guī)律都是相同的②在不同的慣性系中，真空中的光速是不同的③在不同參照系中，一切物理規(guī)律都是相同的④對任何慣性系，真空中的光速都是相同的A．①②B．②③C．③④D．①④解析：選D.狹義相對論的基本假設均建立在慣性參照系的基礎上，故①④正確．故選D.,狹義相對論時空觀的應用,半人馬星座α星是離太陽系最近的恒星，它距地球為4.31016m.設有一宇宙飛船自地球往返于半人馬星座α星之間．(1)若宇宙飛船的速率為0.999c，按地球上時鐘計算，飛船往返一次需多少時間？(2)如以飛船上時鐘計算，往返一次的時間又為多少？【思路點撥】根據(jù)時間的相對性，利用時間延緩公式計算,【答案】(1)2.87108s(2)1.28107s.【方法總結】理解時間在不同參考系中同時的相對性．物體所在的慣性系相對于我們所在的慣性系的速度越大，我們所觀測到的物理過程的時間就越長，時間過得就越慢．解決問題時明確哪個是物體所在運動參考系的時間，哪個是觀測參考系的時間．,變式訓練2在靜止坐標系中的正立方體每邊長為L0，另一坐標系以相對速度v平行于立方體的一邊運動．問在后一坐標系中的觀察者測得的立方體體積是多少？,太陽在不斷地輻射能量，因而其質量也不斷地減少．若太陽每秒鐘輻射的總能量為41026J，試計算太陽在一秒內失去的質量．估算5000年內總共減少了多少質量？并求5000年內減少的質量與太陽的總質量21027t的比值．,質能方程的應用,【答案】見自主解答,【方法總結】質能方程表達了物質的質量和它所具有的能量的關系：一定的質量總是和一定的能量相對應，E＝mc2.當物質的質量減少或增加時，必然伴隨著能量的減少或增加．如果用Δm表示物體質量的變化量，ΔE表示能量的變化量，那么虧損的質量就對應能量為ΔE＝Δmc2.,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,