《高中物理 第六章 相對(duì)論 章末總結(jié)課件 教科版選修34》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第六章 相對(duì)論 章末總結(jié)課件 教科版選修34（24頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建區(qū) 相對(duì)論簡介相對(duì)論簡介狹義狹義相相對(duì)對(duì)論論兩個(gè)兩個(gè)基基本本假設(shè)假設(shè)狹義相對(duì)性原理狹義相對(duì)性原理：光速不變?cè)恚汗馑俨蛔冊(cè)恚簬讉€(gè)幾個(gè)重重要要結(jié)論結(jié)論“同時(shí)同時(shí)”是相對(duì)是相對(duì)的的長度長度是相對(duì)的，長度的相對(duì)性公式是相對(duì)的，長度的相對(duì)性公式l時(shí)間間隔是相對(duì)的，時(shí)間間隔的時(shí)間間隔是相對(duì)的，時(shí)間間隔的相對(duì)相對(duì)性性公式公式 在不同的慣性參考系中，一在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是一樣的切物理規(guī)律都是一樣的 光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在任何光在真空中運(yùn)動(dòng)的速度在任何慣性系中測得的數(shù)據(jù)都是相同的慣性系中測得的數(shù)據(jù)都是相同的相對(duì)論簡介相對(duì)論簡介兩個(gè)基本假設(shè)兩個(gè)基本假設(shè)幾個(gè)重要結(jié)論幾個(gè)重要結(jié)論相對(duì)論速

2、度變換公式相對(duì)論速度變換公式v相對(duì)論質(zhì)量關(guān)系式相對(duì)論質(zhì)量關(guān)系式m愛因斯坦質(zhì)能方程愛因斯坦質(zhì)能方程E狹義狹義相相對(duì)對(duì)論論mc2廣義廣義相相對(duì)對(duì)論論兩個(gè)兩個(gè)基基本本原理原理廣義相對(duì)性原理廣義相對(duì)性原理：等效原理：等效原理：幾幾個(gè)個(gè)結(jié)論結(jié)論物體的引力使光線彎曲物體的引力使光線彎曲引力場的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出引力場的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出 現(xiàn)差別現(xiàn)差別(引力紅移引力紅移)相對(duì)論簡介相對(duì)論簡介 在任何參考系中物理規(guī)律在任何參考系中物理規(guī)律都是一樣的都是一樣的 一個(gè)不受引力作用的加速度系統(tǒng)一個(gè)不受引力作用的加速度系統(tǒng)跟一個(gè)受引力作用的慣性系統(tǒng)是等效的跟一個(gè)受引力作用的慣性系統(tǒng)是等效的

3、學(xué)習(xí)探究區(qū)一、時(shí)間和空間的相對(duì)性一、時(shí)間和空間的相對(duì)性 二、相對(duì)論速度變換公式二、相對(duì)論速度變換公式 三、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系三、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系 一、時(shí)間和空間的相對(duì)性 返回返回1.與運(yùn)動(dòng)的慣性系相對(duì)靜止的人認(rèn)為兩個(gè)事件時(shí)間間隔為與運(yùn)動(dòng)的慣性系相對(duì)靜止的人認(rèn)為兩個(gè)事件時(shí)間間隔為0，地面，地面觀察者測得的時(shí)間間隔為觀察者測得的時(shí)間間隔為，則兩者之間關(guān)系為，則兩者之間關(guān)系為 2.(1)如果與桿相對(duì)靜止的人認(rèn)為桿長是如果與桿相對(duì)靜止的人認(rèn)為桿長是l0，與桿相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，與桿相對(duì)運(yùn)動(dòng)的人人認(rèn)為桿長是認(rèn)為桿長是l，則兩者之間的關(guān)系為，則兩者之間的關(guān)系為l(2)一條沿自身長度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長度總比桿靜止

4、時(shí)的長度小一條沿自身長度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長度總比桿靜止時(shí)的長度小.返回返回例例1 在實(shí)驗(yàn)室中測得以速度在實(shí)驗(yàn)室中測得以速度0.8c運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的介子的平均壽命為介子的平均壽命為4108秒，與秒，與介子一起運(yùn)動(dòng)的觀察者認(rèn)為介子一起運(yùn)動(dòng)的觀察者認(rèn)為介子的平均壽命是介子的平均壽命是多少？多少？解析解析在相對(duì)于在相對(duì)于介子運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室中測得介子運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室中測得介子的平均壽命為介子的平均壽命為t，則相對(duì)于，則相對(duì)于介子靜止的觀察者測得介子靜止的觀察者測得介子的平均壽命為介子的平均壽命為答案答案2.4108 s一、時(shí)間和空間的相對(duì)性 返回返回例例2 某列長為某列長為100 m的火車，若分別以的火車，若分別

5、以v130 m/s和和v22.7108 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則對(duì)地面的觀察者的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則對(duì)地面的觀察者來說其長度分別縮短了多少？來說其長度分別縮短了多少？解析解析根據(jù)公式根據(jù)公式ll0 知知，長度縮短了長度縮短了ll0ll0代入數(shù)據(jù)可代入數(shù)據(jù)可得得l151013 m，l256.4 m.答案答案51013 m56.4 m一、時(shí)間和空間的相對(duì)性 二、相對(duì)論速度變換公式 返回返回設(shè)設(shè)參考系相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)速度為參考系相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)速度為v，參考系中的物體以速度，參考系中的物體以速度u沿參考系運(yùn)動(dòng)的方向相對(duì)參考系運(yùn)動(dòng)，那么物體相對(duì)沿參考系運(yùn)動(dòng)的方向相對(duì)參考系運(yùn)動(dòng)，那么物體相對(duì)地面地面

6、的的速度速度u(1)當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)方向與參考系相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，公當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)方向與參考系相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，公式中的式中的u取負(fù)值取負(fù)值.(2)若物體運(yùn)動(dòng)方向與參考系運(yùn)動(dòng)方向不共線，此式不可用若物體運(yùn)動(dòng)方向與參考系運(yùn)動(dòng)方向不共線，此式不可用.二、相對(duì)論速度變換公式 (3)由公式可知：由公式可知：u一定比一定比uv小，但當(dāng)小，但當(dāng)u和和v都比都比c小得多小得多時(shí)，可認(rèn)為時(shí)，可認(rèn)為uuv，這就是低速下的近似，即經(jīng)典力學(xué)中，這就是低速下的近似，即經(jīng)典力學(xué)中的速度疊加的速度疊加.(4)當(dāng)當(dāng)uvc時(shí)，時(shí)，uc，證明了光速是速度的極限，也反證，證明了光速是速度的極限，也反證了光速不變?cè)砹斯馑俨?/p>

7、變?cè)?返回返回二、相對(duì)論速度變換公式 例例3 設(shè)想地球上有一觀察者測得一宇宙飛船以設(shè)想地球上有一觀察者測得一宇宙飛船以0.6c的速率向的速率向東飛行，東飛行，5 s后該飛船將與一個(gè)以后該飛船將與一個(gè)以0.8c的速率向西飛行的彗星的速率向西飛行的彗星相撞相撞.試問：試問：(1)飛船中的人測得彗星將以多大的速率向它運(yùn)動(dòng)？飛船中的人測得彗星將以多大的速率向它運(yùn)動(dòng)？(2)從飛船中的時(shí)鐘來看，還有多少時(shí)間允許它離開航線，以從飛船中的時(shí)鐘來看，還有多少時(shí)間允許它離開航線，以避免與彗星相撞避免與彗星相撞？返回返回二、相對(duì)論速度變換公式 解析解析(1)取地球?yàn)槿〉厍驗(yàn)镾系，飛船為系，飛船為S系，向東為系，向

8、東為x軸正向軸正向.則則S系系相對(duì)相對(duì)S系的速度系的速度v0.6c，彗星相對(duì)，彗星相對(duì)S系的速度系的速度ux0.8c.由相對(duì)論速度變換公式可求得慧星相對(duì)飛船的速率由相對(duì)論速度變換公式可求得慧星相對(duì)飛船的速率ux 0.946c，即彗星以，即彗星以0.946c的速率向飛船靠近的速率向飛船靠近.返回返回二、相對(duì)論速度變換公式 (2)把把t0t00時(shí)的飛船狀態(tài)視為一個(gè)事件，把飛船與彗星相時(shí)的飛船狀態(tài)視為一個(gè)事件，把飛船與彗星相撞視為第二個(gè)事件撞視為第二個(gè)事件.這兩個(gè)事件都發(fā)生在這兩個(gè)事件都發(fā)生在S系中的同一地點(diǎn)系中的同一地點(diǎn)(即飛船上即飛船上)，地球上的觀察者測得這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔，地球上的觀察者測

9、得這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔5 s，根據(jù)時(shí)間延緩效應(yīng)可求出，根據(jù)時(shí)間延緩效應(yīng)可求出0.即即 5 s，解得，解得04 s，即從飛船上的時(shí)鐘來看，還有，即從飛船上的時(shí)鐘來看，還有4 s的時(shí)間允許它離開原來的時(shí)間允許它離開原來的航線的航線.答案答案(1)0.946c(2)4 s返回返回三、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系 返回返回1.質(zhì)速關(guān)系質(zhì)速關(guān)系物體的質(zhì)量會(huì)隨物體的速度的增大而增大，物體以速度物體的質(zhì)量會(huì)隨物體的速度的增大而增大，物體以速度v運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間的關(guān)系之間的關(guān)系m(1)vc時(shí)，時(shí)，( )20此時(shí)有此時(shí)有mm0，也就是說：低速運(yùn)動(dòng)的物體，也就是說：低速運(yùn)動(dòng)的物

10、體，可認(rèn)為其質(zhì)量與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)可認(rèn)為其質(zhì)量與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān).(2)物體的運(yùn)動(dòng)速率無限接近光速時(shí)，其相對(duì)論質(zhì)量也將無限物體的運(yùn)動(dòng)速率無限接近光速時(shí)，其相對(duì)論質(zhì)量也將無限增大，其慣性也將無限增大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變也就越難，增大，其慣性也將無限增大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變也就越難，所以超光速是不可能的所以超光速是不可能的.三、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系 返回返回2.質(zhì)能關(guān)系質(zhì)能關(guān)系(1)相對(duì)于一個(gè)慣性參考系，以速度相對(duì)于一個(gè)慣性參考系，以速度v運(yùn)動(dòng)的物體其具有的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體其具有的相對(duì)論能量論能量Emc2其中其中E0m0c2為物體相對(duì)于參考系靜止時(shí)的能量為物體相對(duì)于參考系靜止時(shí)的能量.(2)在相對(duì)論下

11、，運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能在相對(duì)論下，運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能Ekmc2m0c2.(3)物體的能量變化物體的能量變化E與質(zhì)量變化與質(zhì)量變化m的對(duì)應(yīng)關(guān)系為的對(duì)應(yīng)關(guān)系為Emc2.三、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系 返回返回例例4 一電子以一電子以0.99c的速率運(yùn)動(dòng)的速率運(yùn)動(dòng).問：問：(1)電子的總能量是多少？電子的總能量是多少？(2)電子的經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能與相對(duì)論動(dòng)能之比是多少？電子的經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能與相對(duì)論動(dòng)能之比是多少？(電子靜止電子靜止質(zhì)量質(zhì)量m09.11031 kg)解析解析(1)對(duì)該高速運(yùn)動(dòng)的電子，其總能量為動(dòng)能與靜能量之和對(duì)該高速運(yùn)動(dòng)的電子，其總能量為動(dòng)能與靜能量之和.即即EEkE0.因?yàn)橐驗(yàn)镋k m0c2，E0m0c

12、2.三、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系 返回返回答案答案(1)5.811013 J(2)8.05102自我檢測區(qū)1231.(對(duì)相對(duì)論的認(rèn)識(shí)對(duì)相對(duì)論的認(rèn)識(shí))關(guān)于質(zhì)量和長度，下列說法中正確的是關(guān)于質(zhì)量和長度，下列說法中正確的是()A.物體的質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，是物體本身的屬性物體的質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，是物體本身的屬性B.物體的質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較小的情況下，其影物體的質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)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(jì)響可忽略不計(jì)C.物體的長度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，是物體本身的屬性物體的長度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，是物體本身的屬性D.物體的長度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較小的情況下，其物體的長度與運(yùn)動(dòng)

13、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(jì)影響可忽略不計(jì)解析解析由相對(duì)論原理可知由相對(duì)論原理可知B、D正確正確.123BD2.(空間的相對(duì)性空間的相對(duì)性)一觀察者測得運(yùn)動(dòng)著的米尺長為一觀察者測得運(yùn)動(dòng)著的米尺長為0.5 m，靜止時(shí)，靜止時(shí)長度為長度為1 m，求此米尺以多大的速度移動(dòng)，求此米尺以多大的速度移動(dòng).解析解析設(shè)觀察者測得的長度為設(shè)觀察者測得的長度為l，米尺靜止時(shí)的長度為，米尺靜止時(shí)的長度為l0，則滿足，則滿足長度相對(duì)公式長度相對(duì)公式ll0 ，進(jìn)行變形可解得進(jìn)行變形可解得u.根據(jù)根據(jù)ll0 可可得得u代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得u0.866c2.6108 m/s.答案答案2.6108 m/s1233.(質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系)電子的靜止質(zhì)量電子的靜止質(zhì)量m09.111031 kg.(1)試分別用焦耳和電子伏為單位來表示電子的靜質(zhì)能試分別用焦耳和電子伏為單位來表示電子的靜質(zhì)能.(2)靜止電子經(jīng)過靜止電子經(jīng)過106 V電壓加速后，其質(zhì)量和速率各是多少？電壓加速后，其質(zhì)量和速率各是多少？解析解析(1)由質(zhì)能方程得由質(zhì)能方程得E0m0c29.111031(3108)2 J8.21014 J eV0.51 MeV.123123答案答案(1)8.21014 J0.51 MeV (2)2.95m00.94c