2019-2020学年高中物理 第15章 章末复习课课件 新人教版选修3-4

第十五章相对论简介章末复习课巩固知识整层合[核心速填]一、经典时空观1．伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是____的．2．经典时空观：空间和时间脱离____而存在，是绝对的，空间和时间没有____，而与物质的运动无关．3．伽利略速度变换公式：____________.相同物质联系u＝v±u′二、狭义相对论的两个基本假设1．狭义相对性原理：在不同的____参考系中，一切____规律都是相同的．2．光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是____的．惯性物理相对三、相对论时空观1．同时的相对性．2．长度的相对性：______________.3．时间间隔的相对性：.4．相对论时空观：空间和时间与_______________有关．l＝l01－v2c2Δt＝Δτ1－v2c2物质运动状态四、狭义相对论的其它结论1．相对论速度变换公式：_______________.2．相对论质量：___________.3．质能方程：E＝______.u＝v＋u′1＋vu′c2m＝m01－v2c2mc2五、广义相对论1．广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是____的．2等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系____．相同等价提升能力强层化相对论时空观1．“同时”的相对性在经典物理学中，如果两个事件在一个参考系中被认为是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的；而根据爱因斯坦的两个假设，同时是相对的．2．“长度”的相对性一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小．如果与杆相对静止的人认为杆长是l0，与杆相对运动的人认为杆长是l，则两者之间的关系为：l＝l01－vc2.3．“时间间隔”的相对性在相对事件发生地运动的参考系中观察，时间进程变慢，相对事件发生地静止的人认为两个事件时间间隔为Δτ，相对事件发生地以速度v运动的观察者测得的时间间隔为Δt，则两者之间关系为：Δt＝Δτ1－vc2.【例1】在6000m的高空大气层中产生了一个π介子，以速度u＝0.998c飞向地球，π介子在自身静止参照系中的寿命为τ0＝2×10－6s，问在地球上的观察者和π介子静止参考系中的观察者看来，π介子能否到达地球？[解析]在地球参照系，根据时间间隔的相对性有：Δt＝τ01－u2c2地球上的观察者得到π介子的寿命为Δt＝τ01－u2c2＝2×10－61－0.9982s＝3.16×10－5s飞行距离：d＝uΔt＝9461m＞6000m所以π介子可以到达地球．在π介子静止参照系，根据长度的相对性l＝l01－u2c2则π介子到地球的距离为l＝l01－u2c2＝6000×1－0.9982m＝379m需要时间t＝lu＝3790.998×3×108s＝1.27×10－6s＜2×10－6s所以π介子可以到达地球．[答案]可以到达[一语通关]经典时空观和相对论时空观的比较绝对时空观相对论时空观实验基础速度低且远小于光速速度很大且接近光速基本观点时间和空间都是绝对的、没联系的，不受物质运动状态的影响．不同参考系中观察同一物理过程时间相同，观察同一物体的长度也相同.时间和空间是相对的、有联系的，和物质的运动状态有关．不同参考系中观察同一物理过程时间可能不同，同一物体的长度可能不同.物理意义由于宏观物体的速度达不到光速，经典时空观仍有存在价值相对论时空观更具普遍性，对研究微观粒子的运动有重要意义辩证统一当物体的速度较低时，相对论时空观与经典的时空观是一致的1．某列长为100m的火车若分别以v1＝30m/s和v2＝2.7×108m/s的速度做匀速直线运动，则对地面的观察者来说其长度分别缩短了多少？[解析]l0＝100m当火车以v1＝30m/s的速度运动时，l1＝l01－v1c2＝100×1－303×1082m其长度缩短了Δl1＝l0－l1＝0.5×10－12m当火车以v2＝2.7×108m/s的速度运动时，l2＝l01－v2c2＝100×1－2.7×1083×1082m＝43.6m其长度缩短了Δl2＝l0－l2＝56.4m.[答案]0.5×10－12m56.4m狭义相对论的其他结论1.相对论速度变换公式：u＝u′＋v1＋u′vc2.2．相对论质量：m＝m01－vc2.3．质能方程：E＝mc2或ΔE＝Δmc2.4．物体运动的动能Ek＝E－E0＝mc2－m0c2＝m0c21－vc2－m0c2.当v≪c时，Ek＝12m0v2.【例2】设想有一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动，此粒子衰变时发射一个电子，电子的速率为0.80c，电子速度的方向与粒子运动方向相同，试求电子相对实验室参考系的速度．[解析]取实验室为S系，运动粒子为S′系，则S′系相对S系的速度v＝0.05c.题中所给的电子速率是电子相对衰变粒子的速率，故u′＝0.80c.根据分析，由速度变换公式可得电子相对S系的速度为u＝u′＋v1＋u′vc2＝0.82c.[答案]0.82c2．一电子(m0＝9.1×10－31kg)以0.99c的速率运动．求：(1)电子的总能量是多大？(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？[解析](1)根据相对论质量公式：m＝m01－vc2＝9.1×10－311－0.99cc2kg＝6.45×10－30kg电子总能量为E＝mc2＝6.45×10－30×(3×108)2J＝5.8×10－13J.(2)电子经典力学的动能为Ek＝12m0v2电子相对论的动能为Ek′＝mc2－m0c2它们之比为：EkEk′＝12×9.1×10－31×0.99c255.4×10－31c2＝0.08.[答案](1)5.8×10－13J(2)0.08