2014-2015学年高中物理第六章相对论章末整合课件教科版选修3-4

第六章相对论章末整合高中物理·选修3-4·教科版网络构建狭义相对论两个基本假设爱因斯坦相对性原理：对不同的惯性系，物理规律包括力学的和电磁的都是一样的光速不变原理：光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是相同的几个重要结论“同时”是相对的长度是相对的，长度相对论公式l＝l01－u2c2时间间隔是相对的，时间间隔公式τ＝τ01－u2c2相对论速度变换公式：v＝u＋v′1＋uv′c2相对论质量公式：m＝m01－v2c2爱因斯坦质能方程E＝mc2广义相对论两个基本原理广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是一样的等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的重要结论①光在引力场中传播时，将会发生偏折②引力作用使光波发生频移③引力场中时间会延缓，引力越强，时钟就走得越慢④水星绕太阳运动的轨道与根据牛顿万有引力定律计算所得的不一致.⑤当两个天体相互绕转时，会向外界辐射出引力波.宇宙的演化相对论网络构建狭义相对论两个基本假设爱因斯坦相对性原理：对不同的惯性系，物理规律包括力学的和电磁的都是一样的光速不变原理：光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是相同的几个重要结论“同时”是相对的长度是相对的，长度相对论公式l＝l01－u2c2时间间隔是相对的，时间间隔公式τ＝τ01－u2c2相对论速度变换公式：v＝u＋v′1＋uv′c2相对论质量公式：m＝m01－v2c2爱因斯坦质能方程E＝mc2广义相对论两个基本原理广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是一样的等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的重要结论①光在引力场中传播时，将会发生偏折②引力作用使光波发生频移③引力场中时间会延缓，引力越强，时钟就走得越慢④水星绕太阳运动的轨道与根据牛顿万有引力定律计算所得的不一致.⑤当两个天体相互绕转时，会向外界辐射出引力波.宇宙的演化相对论分类突破一、时间和空间的相对性1．与运动的惯性系相对静止的人认为两个事件时间间隔为τ0，地面观察者测得的时间间隔为τ，则两者之间关系为τ＝τ01－u2c2.2．设尺子的固有长度为l0，观察者与被测物体有相对运动时，尺子的长度为l，则有l＝l01－u2c2，即沿运动方向上的长度缩短了．这就是相对论中长度的相对性．【例1】在狭义相对论中，下列说法哪些是正确的()A．一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速．B．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的．C．在一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其它一切惯性系中也是同时发生的．D．惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些．分类突破解析在以上四种所法中，只有C违背了同时的相对性，是不正确的，其余三种说法都是正确的，所以应当选择答案A、B、D.答案ABD分类突破【例2】一个以2×108m/s的速度运动着的球，半径为a，试分析静止着的人观察球会是什么样的形状？分类突破解析由长度相对公式有l＝l01－v2c2，v一定，球沿运动方向上的长度成比例地减小，球沿运动方向的最大长度为l＝2a·1－vc2＝2a·1－2×1083×1082＝1.49a，垂直于球运动方向，球的长度不变为2a.因此静止的人观察球的形状会是长轴为2a、短轴为1.49a的椭球体．答案长轴为2a、短轴为1.49a的椭球体分类突破二、质速关系和质能方程1．质速关系：m＝m01－vc2.(1)v≪c时，(vc)2＝0此时有m＝m0，也就是说：低速运动的物体，可认为其质量与物体的运动状态无关．(2)物体的运动速率无限接近光速时，其相对论质量也将无限增大，其惯性也将无限增大．其运动状态的改变也就越难，所以超光速是不可能的．分类突破2．质能关系：E＝mc2＝m0c21－v2c2＝E01－v2c2.(1)E0＝m0c2为物体相对于参考系静止时的能量．(2)ΔE＝Δmc2为物体的能量变化ΔE与质量变化Δm的对应关系【例3】一个静止的电子被电压为106V的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？分类突破解析Ek＝eU＝1.6×10－19×106J＝1.6×10－13J，Ek＝mc2－m0c2所以m＝Ekc2＋m0＝1.6×10－133×1082kg＋9.1×10－31kg＝2.69×10－30kg.由m＝m01－vc2得v＝c1－m0m2＝0.94c.答案2.69×10－30kg0.94c针对训练设一质子以速度v＝0.80c运动．求这个质子的总能量和动能．(lev＝1.6×10－19J，质子的静质量．m0＝1167×10－27kg，c＝3×108m/s)分类突破解析质子的静能量：E0＝m0c2＝938MeV质子的总能量：E＝mc2＝m0c21－v2/c2＝9381－0.82MeV＝1563MeV质子的动能：Ek＝E－E0＝(1563－938)MeV＝625MeV答案1563MeV625MeV