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1、第5章章末總結(jié)內(nèi)容索引知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 重點(diǎn)題型探究 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建(1)愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理(2)_原理新時(shí)空觀的確立電磁場(chǎng)理論引發(fā)的怪異問(wèn)題狹義相對(duì)論光速不變相對(duì)論兩條公設(shè)同時(shí)的相對(duì)性相對(duì)論速度變換公式時(shí)間是相對(duì)的相對(duì)長(zhǎng)度公式相對(duì)質(zhì)量公式狹義相對(duì)論幾個(gè)重要結(jié)論2=1( )ttcv21u=cuvu v221l = lcv20=1( )mmcv質(zhì)能關(guān)系_Emc2新時(shí)空觀的確立相對(duì)論廣義相對(duì)性原理等效原理預(yù)言與證實(shí)時(shí)空彎曲光線彎曲引力_移廣義相對(duì)論相對(duì)論新時(shí)空觀的確立兩個(gè)基本原理無(wú)窮的宇宙：宇宙的起源、宇宙的演化紅重點(diǎn)題型探究一、時(shí)空的相對(duì)性1.同時(shí)的相對(duì)性同時(shí)的相對(duì)性在經(jīng)典物理學(xué)中，如果兩
2、個(gè)事件在一個(gè)參考系中認(rèn)為是同時(shí)的，在另一個(gè)參考系中一定也是同時(shí)的；而根據(jù)狹義相對(duì)論的時(shí)空觀，同時(shí)是相對(duì)的.2.時(shí)間間隔的相對(duì)性時(shí)間間隔的相對(duì)性與運(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t，地面觀察者測(cè)得的時(shí)間間隔為t，則兩者之間關(guān)系為t . 2=1( )ttcv3.長(zhǎng)度的相對(duì)性長(zhǎng)度的相對(duì)性(1)如果與桿相對(duì)靜止的人認(rèn)為桿長(zhǎng)是l，與桿相對(duì)運(yùn)動(dòng)的人認(rèn)為桿長(zhǎng)是l，則兩者之間的關(guān)系為：ll(2)一條沿自身長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)的桿，其長(zhǎng)度總比桿靜止時(shí)的長(zhǎng)度短.21( )cv例例1 如圖1所示，你站在一條長(zhǎng)木桿的中央附近，看到木桿落在地上時(shí)是兩頭同時(shí)著地.所以，你認(rèn)為這木桿是平著落到了地上.而此時(shí)飛飛小姐正
3、以接近光速的速度沿AB方向從木桿前面掠過(guò)，她看到B端比A端先落到地上，因而她認(rèn)為木桿是向右傾斜著落地的.她的看法是否正確？解析答案圖1答案答案正確解析解析在靜止的參考系中，A、B兩端同時(shí)落地，而飛飛是運(yùn)動(dòng)的參考系，在她看來(lái)，沿運(yùn)動(dòng)方向靠前的事件先發(fā)生.因此B端先落地.例例2 某列長(zhǎng)為100 m的火車(chē)，若以v2.7108 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則對(duì)地面上的觀察者來(lái)說(shuō)其長(zhǎng)度縮短了多少？解析答案答案答案56.4 m解析解析根據(jù)公式ll 知，長(zhǎng)度縮短了llll ，代入數(shù)據(jù)可得l56.4 m.二、相對(duì)論速度變換公式設(shè)參考系對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)速度為v，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)
4、，那么物體相對(duì)地面的速度u為：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)，公式中的u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.(3)由上式可知：u一定比uv小，但當(dāng)uc時(shí)，可認(rèn)為uuv，這就是低速下的近似，即經(jīng)典力學(xué)中的速度疊加.(4)當(dāng)uvc時(shí)，uc，證明了光速是速度的極限，也反證了光速不變?cè)?例例3 設(shè)想地球上有一觀察者測(cè)得一宇宙飛船以0.60c的速率向東飛行，5.0 s后該飛船將與一個(gè)以0.80c的速率向西飛行的彗星相碰撞.試問(wèn)：(1)飛船中的人測(cè)得彗星將以多大的速率向它運(yùn)動(dòng)？解析答案答案答案0.946c解析解析取地球?yàn)镾系，飛船為S系，向東為x
5、軸正向.則S系相對(duì)S系的速度v0.60c，彗星相對(duì)S系的速度ux0.80c.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0.946c的速率向飛船靠近.(2)從飛船中的時(shí)鐘來(lái)看，還有多少時(shí)間允許它離開(kāi)航線，以避免與彗星碰撞？解析答案答案答案4.0 s解析解析把t0t00時(shí)的飛船狀態(tài)視為一個(gè)事件，把飛船與彗星相碰視為第二個(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(cè)得這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔t5.0 s，根據(jù)時(shí)鐘延緩效應(yīng)可求出t，由t 5.0 s，解得t4.0 s，即從飛船上的時(shí)鐘來(lái)看，還有4.0 s的時(shí)間允許它離開(kāi)原來(lái)的航線.三、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)
6、系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加，物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間的關(guān)系m .(1)vc時(shí)， 0此時(shí)有mm0，也就是說(shuō)：低速運(yùn)動(dòng)的物體，可認(rèn)為其質(zhì)量與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).(2)物體的運(yùn)動(dòng)速率無(wú)限接近光速時(shí)，其相對(duì)論質(zhì)量也將無(wú)限增大，其慣性也將無(wú)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.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v運(yùn)動(dòng)的物體其具有的能量Emc2其中E0m0c2為物體相對(duì)于參考系靜止時(shí)的能量.(2)物體的能量變化E與質(zhì)量變化m的對(duì)應(yīng)關(guān)系為Emc2.例例4 一電子以0.99c的速率運(yùn)動(dòng).問(wèn)：(1)電子的總能量是多少？
7、解析答案答案答案5.81013 J(2)電子經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能與相對(duì)論動(dòng)能之比是多少？(電子靜止質(zhì)量m09.11031 kg)解析答案答案答案8102當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(多選)關(guān)于質(zhì)量和長(zhǎng)度，下列說(shuō)法中正確的是A.物體的質(zhì)量與位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)任何關(guān)系，是物體本身的屬性B.物體的質(zhì)量與位置、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)C.物體的長(zhǎng)度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，是物體本身的屬性D.物體的長(zhǎng)度與運(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)12345解析解析由相對(duì)論原理可知B、D正確.解析答案2.如圖2所示，假設(shè)一輛由超強(qiáng)力電池供電的摩托車(chē)和一輛普通有軌電車(chē)，都被加速到接近光速；
8、在我們的靜止參考系中進(jìn)行測(cè)量，哪輛車(chē)的質(zhì)量將增大A.摩托車(chē) B.有軌電車(chē)C.兩者都增加 D.都不增加解析答案圖212345解析解析在相對(duì)論中普遍存在一種誤解，即認(rèn)為運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量總是隨速度增加而增大；當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量要趨于無(wú)窮大.其實(shí)物體質(zhì)量增大只是發(fā)生在給它不斷輸入能量的時(shí)候，而不一定是增加速度的時(shí)候.對(duì)有軌電車(chē)，能量通過(guò)導(dǎo)線從發(fā)電廠源源不斷輸入，而摩托車(chē)的能源卻是它自己帶的.有能量不斷從外界輸入有軌電車(chē)，但沒(méi)有能量從外界輸給摩托車(chē).能量對(duì)應(yīng)于質(zhì)量，所以有軌電車(chē)的質(zhì)量將隨速度增加而增大，而摩托車(chē)的質(zhì)量不會(huì)隨速度增加而增大.123453.火箭以 c的速度飛離地球，在火箭上向地球發(fā)射一束高
9、能粒子，粒子相對(duì)地球的速度為 c，其運(yùn)動(dòng)方向與火箭的運(yùn)動(dòng)方向相反.則粒子相對(duì)火箭的速度大小為解析答案12345123454.一個(gè)以2108 m/s的速度運(yùn)動(dòng)著的球，半徑為a，試分析靜止著的人觀察球會(huì)是什么樣的形狀？解析答案答案答案長(zhǎng)軸為2a，短軸為1.49a的橢球體123455.電子的靜止質(zhì)量m09.111031 kg.(1)試用焦耳和電子伏為單位來(lái)表示電子的靜質(zhì)能.解析答案答案答案8.21014 J0.51 MeV解析解析由質(zhì)能關(guān)系得E0m0c29.111031(3108)2 J8.21014 J eV0.51 MeV.12345(2)靜止電子經(jīng)過(guò)106 V電壓加速后，其質(zhì)量和速率各是多少？解析答案答案答案2.95m00.94c12345
高中物理 第5章 新時(shí)空觀的確立章末總結(jié)同步備課課件 滬科版選修34
