物理人教版選修3-4課件：第十五章+相對論簡介章末總結(jié)

1、第十五章章末總結(jié)第十五章章末總結(jié)內(nèi)容索引知識(shí)網(wǎng)絡(luò)題型探究內(nèi)容索引知識(shí)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)相對論簡介狹義相對論兩個(gè)基本假設(shè)狹義相對性原理：_ _光速不變原理：_ _在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的相對論簡介狹義相對論兩個(gè)基本假設(shè)狹義相對性原理：_相對論簡介狹義相對論幾個(gè)重要結(jié)論“同時(shí)”是相對的長度是相對的，長度的相對性公式l_時(shí)間間隔是相對的，時(shí)間間隔的相對性公式t _相對論速度變換公式u_相對論質(zhì)速關(guān)系式m_愛因斯坦質(zhì)能方程E_mc2相對論簡介狹義相對論幾個(gè)重要結(jié)論“同時(shí)”是相對的mc2相對論簡介廣義相對論兩個(gè)基本原理廣義相對性原理：_ _等效原理：

2、_ _ 幾個(gè)結(jié)論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)程出現(xiàn) 差別(引力紅移)在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)相對論簡介廣義相對論兩個(gè)基本原理廣義相對性原理：_題型探究題型探究一、時(shí)間和空間的相對性一、時(shí)間和空間的相對性例1在實(shí)驗(yàn)室中測得以速度為0.8c運(yùn)動(dòng)的介子的平均壽命為4108 s，與介子一起運(yùn)動(dòng)的觀察者認(rèn)為介子的平均壽命是多少？解析答案答案2.4108 s解析在相對于介子運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室中測得介子的平均壽命為t，則相對于介子靜止的觀察者測得介子的平均壽命為例1在實(shí)驗(yàn)室中測得以速度為0.8c運(yùn)動(dòng)的介子的平均壽命為例2某列長為1

3、00 m的火車，以v2.7108 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則對地面的觀察者來說其長度縮短了多少？解析答案答案56.4 m代入數(shù)據(jù)可得l56.4 m.例2某列長為100 m的火車，以v2.7108 m/s針對訓(xùn)練1如圖1所示，假設(shè)一根10 m長的梭鏢以光速穿過一根10 m長的管子，它們的長度都是在靜止?fàn)顟B(tài)下測量的.以下敘述中最好地描述了梭鏢穿過管子的情況的是A.梭鏢收縮變短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B.管子收縮變短，因此在某些位置上，梭鏢從管子的兩端伸出來C.兩者都收縮，且收縮量相等，因此在某個(gè)位置，管子恰好遮住梭鏢D.所觀察到的現(xiàn)象與觀察者的運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)解析答案圖1針對訓(xùn)練1如圖

4、1所示，假設(shè)一根10 m長的梭鏢以光速穿過一解析長度的相對性公式l中的l和l0是具有相對性的，到底是管子收縮變短還是梭鏢收縮變短，要看觀察者所處的參考系.如果觀察者是在相對于管子靜止的參考系中觀察運(yùn)動(dòng)著的梭鏢，那么梭鏢看起來就比管子短，在某些位置梭鏢會(huì)完全處在管子內(nèi)部.然而當(dāng)觀察者和梭鏢一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者看到的管子就縮短了，所以在某些位置，觀察者可以看到梭鏢從管子的兩端伸出來.解析長度的相對性公式l中的l和l0是具有相對性的，二、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系二、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系例3一電子以0.99c的速率運(yùn)動(dòng).問：(1)電子的總能量是多少？解析答案答案5.81013 J例3一電子以0.99c的速率運(yùn)動(dòng)

5、.問：解析答案答案5.8(2)電子經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能與相對論動(dòng)能之比是多少？(電子靜止質(zhì)量m09.11031 kg)解析答案答案8102(2)電子經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能與相對論動(dòng)能之比是多少？(電子靜止質(zhì)針對訓(xùn)練2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.解析由質(zhì)能方程得E0m0c29.111031(3108)2 J答案8.21014 J0.51 MeV解析答案針對訓(xùn)練2電子的靜止質(zhì)量m09.111031 kg.(2)靜止電子經(jīng)過106 V的電壓加速后，其質(zhì)量和速率各是多少？答案2.691030 kg2.82108 m/s解析答案(2)靜止電子經(jīng)過106

6、 V的電壓加速后，其質(zhì)量和速率各是多例4設(shè)想地球上有一觀察者測得一宇宙飛船以0.6c的速率向東飛行，5 s后該飛船將與一個(gè)以0.8c的速率向西飛行的彗星相撞.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)？三、相對論速度變換公式答案0.946c解析取地球?yàn)镾系，飛船為S系，向東為x軸正向.則S系相對S系的速度v0.6c，彗星相對S系的速度ux0.8c.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.解析答案例4設(shè)想地球上有一觀察者測得一宇宙飛船以0.6c的速率向東(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，以避免與彗星相撞？答案4 s解析把t0t00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.這兩個(gè)事件都發(fā)生在S系中的同一地點(diǎn)(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t5 s，根據(jù)時(shí)間間隔的相對性公式可求出.即由t 5 s，解得4 s，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航線.解析答案(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，以避免針對訓(xùn)練3若一宇宙