高中物理 高速世界

1、高中物理 高速世界第1頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四第2頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四第3頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四第4頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四第5頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四 1相對(duì)性原理 所有物理規(guī)律在一切 中都具有相同的形式。 2光速不變?cè)?在一切慣性參照系中，測(cè)量到的 都一樣。由這兩條假設(shè)所建立的理論叫做狹義相對(duì)論。慣性參照系高速世界的兩個(gè)基本原理真空中的光速c第6頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四 1對(duì)相對(duì)性原理的理解

2、(1)慣性系是指牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參照系，相對(duì)于一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參照系也是慣性系。 (2)相對(duì)性原理表明：在某個(gè)慣性系中描述某個(gè)物理系統(tǒng)的某個(gè)物理過程的物理規(guī)律，在其他一切慣性系中對(duì)該系統(tǒng)該過程做出描述的物理規(guī)律皆保持形式不變。例如，在勻速飛行的飛機(jī)上觀測(cè)，上拋小球的運(yùn)動(dòng)遵循動(dòng)能定理，那么在地面上(或在其他慣性系中)觀測(cè)，上拋小球的運(yùn)動(dòng)仍遵循同樣形式的動(dòng)能定理。第7頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四 2光速不變?cè)淼睦斫?光速不變?cè)肀砻鳎涸谝磺袘T性系中觀測(cè)在真空中傳播的同一束光，不論沿任何方向，其速度大小都為c，與光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。這一結(jié)論實(shí)際上已

3、被大量的實(shí)驗(yàn)(包括邁克爾孫實(shí)驗(yàn))證實(shí)。如圖611所示，假設(shè)在真空環(huán)境中，靜止在勻速運(yùn)行列車中的觀測(cè)者與靜立于地面的觀測(cè)者，測(cè)得手電發(fā)出的光波的速度大小都是c。圖611光速不變?cè)硎疽鈭D第8頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四1下列說法中不正確的是 ()A只有靜止的參照系是慣性系B由于在任何慣性系中力學(xué)規(guī)律都是相同的，因此， 研究力學(xué)問題時(shí)可以選擇任何慣性系C在不同的慣性系中，光速都是相同的D在一個(gè)慣性系內(nèi)進(jìn)行任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能判斷它是 否相對(duì)另一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng).第9頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四解析：如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參照系中成立，這個(gè)

4、參照系就叫做慣性系，而在靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系中牛頓運(yùn)動(dòng)定律是成立的，故A錯(cuò)誤。由于在任何慣性系中力學(xué)規(guī)律都是相同的，因此研究力學(xué)問題時(shí)可以選擇任何慣性系，但表達(dá)式可能有的復(fù)雜、有的簡(jiǎn)單，原則上是越簡(jiǎn)單越好，故B正確。C是相對(duì)論中的光速不變?cè)淼膬?nèi)容，故C正確。在一個(gè)慣性系內(nèi)進(jìn)行任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能判斷它是否相對(duì)另一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D正確。答案：A第10頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四狹義相對(duì)論的結(jié)論第11頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四靜止質(zhì)量4質(zhì)能關(guān)系愛因斯坦對(duì)質(zhì)量和能量給出了如下關(guān)系式： 或 。Emc2Emc2第12頁(yè)，共31頁(yè)

5、，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四2日常生活中，我們并沒發(fā)現(xiàn)物體的質(zhì)量隨物體運(yùn)動(dòng)的速度變化而變化，原因是 ()A運(yùn)動(dòng)中物體無(wú)法稱量質(zhì)量B物體的速度遠(yuǎn)小于光速，質(zhì)量變化極小C物體的質(zhì)量太大D物體的質(zhì)量不隨速度的變化而變化第13頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四答案： B第14頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四時(shí) 空 彎 曲 (1)愛因斯坦認(rèn)為 和 對(duì)軌跡的彎曲是等效的。如果加速能使光線彎曲，那么引力也能使光線彎曲。 (2)按照廣義相對(duì)論，光線在引力場(chǎng)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 ，此影響可描述為時(shí)空彎曲。加速運(yùn)動(dòng)引

6、力作用空間本身時(shí)間自學(xué)教材第15頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四 1愛因斯坦的廣義相對(duì)論 對(duì)于表述各種物理規(guī)律來說所有的參考系都是等價(jià)的。即加速場(chǎng)與引力場(chǎng)是等效的，引力和慣性力是等效的。 2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 (1)光線的引力偏折。 太陽(yáng)附近引力場(chǎng)很大，光線偏折，太陽(yáng)周圍的空間是彎曲的，并且具有正曲率。因此，光線在引力場(chǎng)中發(fā)生了偏折或者引力場(chǎng)中的空間是彎曲的。第16頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四 (2)引力紅移。 在遠(yuǎn)離引力中心的地方觀察引力場(chǎng)中發(fā)生在不同地點(diǎn)的同一物理過程，引力越強(qiáng)的地方，觀測(cè)時(shí)間越慢，空間距離越短，即引力的“時(shí)緩尺縮效應(yīng)”越顯著。在引

7、力場(chǎng)中光速變慢，物質(zhì)的光譜周期變長(zhǎng)，頻率發(fā)生了變化(變小)，稱之為引力紅移。 (3)水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)。 牛頓理論：行星的軌道是嚴(yán)格閉合的橢圓。 觀測(cè)表明：行星的橢圓軌道存在進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象即橢圓的長(zhǎng)軸也緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。由廣義相對(duì)論，太陽(yáng)附近的時(shí)空連續(xù)系統(tǒng)的彎曲性質(zhì)，必然引起水星軌道產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)。第17頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四 (4)雷達(dá)回波延遲。 用雷達(dá)向水星和金星發(fā)射電磁波，雷達(dá)波經(jīng)過太陽(yáng)附近時(shí)測(cè)得往返時(shí)間為t1，雷達(dá)波不經(jīng)過太陽(yáng)附近時(shí)測(cè)得往返時(shí)間為t2，t1t2，這表明太陽(yáng)引力場(chǎng)引起時(shí)間延緩效應(yīng)。 3時(shí)空彎曲 愛因斯坦進(jìn)一步認(rèn)為，光線在引力場(chǎng)中的彎曲可等效為空間本身被彎曲了。引

8、力不但影響空間，而且影響時(shí)間，對(duì)影響方式的最佳描述就是時(shí)空彎曲。在宇宙中，物質(zhì)質(zhì)量大、密度高的區(qū)域時(shí)空彎曲大；物質(zhì)稀少的地方，時(shí)空較“平直”。第18頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四3光線在引力場(chǎng)中的彎曲可以等效為_被引力彎曲了，引力不但影響空間，而且也影響_，對(duì)影響方式的最佳描述就是_。解析：廣義相對(duì)論的觀點(diǎn)：加速能使光線彎曲，引力也能使光線彎曲；進(jìn)一步研究認(rèn)為，光線在引力場(chǎng)中的彎曲可以等效為空間被引力彎曲了，引力不但影響空間，而且也影響時(shí)間，對(duì)影響方式的最佳描述就是時(shí)空彎曲。答案：空間時(shí)間時(shí)空彎曲第19頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四第20頁(yè)，

9、共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四狹義相對(duì)論的兩種效應(yīng)第21頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四答案 (1)約30 m(2)30 m(3)26 m第22頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四第23頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四上題中火箭內(nèi)完好的手表走過了1 min，地面上的人認(rèn)為經(jīng)過了多少時(shí)間？答案：(13.31011) min第24頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四狹義相對(duì)論兩種關(guān)系的應(yīng)用 例2太陽(yáng)在不斷地輻射能量，因而其質(zhì)量也不斷地減少。若太陽(yáng)每秒鐘輻射的總能量為41026 J，試計(jì)算太陽(yáng)在一秒內(nèi)失去的質(zhì)量。估算5 000年內(nèi)總共減少了多少質(zhì)量，與太陽(yáng)的總質(zhì)量21027 t的比值k為多大。 思路點(diǎn)撥解此題可按以下思維流程第25頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四第26頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四第27頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四設(shè)宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍。則粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的_倍，粒子運(yùn)動(dòng)速度是光速的_倍