高三物理第一轮复习学案17-1相对论简介（新人教版）.doc

第十七章 相对论简介选修 3-4本章概览这一章介绍高速物体的运动规律和相对论的时空观这章的教学有两个特点 第一，我们平时接触的都是低速运动，因此本章很多结论与日常经验不一致，难于接受第二，相对论的全面阐述要用到较多的高等数学知识，所以这章许多结论都是直接给出的相对论内容非常抽象，不易理解，但考纲对本章要求不高，只要记住结论就行知识网络相对论简介相对论的诞生：伽利略相对性原理狭义相对论的两个基本假设：狭义相对性原理；光速不变原理时间和空间的相对性：“同时”的相对性长度的相对性――2 0)(1cvll时间间隔的相对性――2)(1cvt相对论的时空观狭义相对论的其他结论：相对论速度变换公式――21cvuvuu相对论质量――20)(1cvmm质能方程2mcE 广义相对论简介：广义相对性原理；等效原理广义相对论的几个结论：物质的引力使光线弯曲引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别考点剖析【【教学要求教学要求】】1．了解相对论的几个基本假设2．知道长度、时间的相对性3．初步了解相对论速度、质量变换公式4．了解爱因斯坦质能关系知识再现知识再现】】1．惯性系：．惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就叫做惯性系．相对于一个惯性系做 运动的另一个参考系也是惯性系．2．狭义相对论的两个基本假设．狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理： 。

2)光速不变原理： 3．相对论质量．相对论质量物体以速度 v 运动时的质量 m 与静止时的质量 m0之间的关系20)(1cvmm4．质能方程．质能方程：E＝mc2重点突破知识点一狭义相对论的两个基本假设狭义相对论的两个基本假设1．伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的2．狭义相对性原理：在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的3．光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系注意：注意：光速与光源的运动和观察者无关4．对两个基本原理的正确理解①自然规律不仅包括力学规律，还包括电磁学规律等其他所有的物理学规律②强调真空中的光速不变指大小既不依赖于光源或观察者的运动，也不依赖于光的传播方向 ③几十年来科学家采用各种先进的物理技术测量光速，结果都不违背光速不变原理应用应用 1】1】下列说法正确的是 （ ）A．力学规律在任何参考系中都是相同的B．在所有惯性系中物理规律都是相同的C．在高速运动情况下，惯性系中的物理规律也不一定相同D．牛顿运动定律在非惯性系中不变导示导示: :在所有的惯性参考系中，物理规律都是相同的，在非惯性参考系中，牛顿运动定律不再选用。

故选 B知识点二时间和空间的相对性时间和空间的相对性1 1．． ““同时同时””的相对性的相对性：“同时”是相对的在一个参考系中看来“同时”的，在另一个参考系中却可能“不同时” 理解：理解：由于光速不变，即光速在任何惯性系中都是相同的，那么当另一个惯性系的速度能够和光速相比时，同时性就是相对的即在一个惯性系中同时发生的两事件，在另一个惯性系中就不一定是同时发生的2 2．长度的相对性：．长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小即2 0)(1cvll式中l，是与杆相对运动的人观察到的杆长，l0是与杆相对静止的人观察到的杆长注意：注意：①在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化②这种长度的变化是相对的，如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与他们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了3 3．时间间隔的相对性：．时间间隔的相对性：从地面上观察，高速运动的飞船上时间进程变慢，飞船上的人则感觉地面上的时间进程变慢式中是t与飞船相对静止的观察者测得的两事件的时间间隔，是地面上观察到的t两事件的时间间隔4 4．相对论的时空观：．相对论的时空观：经典物理学认为，时间和空间是脱离物质而独立存在的，是绝对的，二者之间没有联系；相对论则认为时间和空间与物质的运动状态有关，物质、时间、空间是紧密联系的统一体。

理解：理解：在速度较低的时候，长度、时间是感觉不出来变化的，所以容易理解为长度、时间与物质之间没有什么关系，尤其是时间会认为是流逝的均匀的坐标当速度很大时，长度和时间都跟着变化了，这时对宇宙的看法也必然要变化，长度和时间与物质是紧密相关的，长度和时间是不能离开物质而独立存在的长度和时间随着物质存在的运动状态而变化是更重要的理解应用应用 2】2】在地面上有一长 l00m 的跑道，运动员从起点跑到终点，用时 l0s，现从以 0.8C 速度沿跑道向前飞行的飞船中观察，跑道有多长?导示导示: :由长度的相对性可知：跑道长知识点三狭义相对论的其它结论狭义相对论的其它结论1．相对论速度变换公式： （式中 v 为高速火车相对地的速度，u′为车上的人相对于)/1/(2cvuvuu车的速度，u 为车上的人相对地面的速度） 对于低速物体 u′与 v 与光速相比很小时，根据公式 u=可知vu<

2．相对论质量： （式中 m0为物体静止时的质量，m 为物体以速度 v 运动时的质量，2 0)/(1/cvmm由公式可以看出随 v 的增加，物体的质量随之增大） 3．质能方程：E=mc2 设 E 为物体运动时的能量，E0为静止时的能量，动能为 Ek，则 Ek=E-E02)(1cvtt mcc cull608 . 0110012220 【【应用应用 3】3】一电子的质量 m0=9.1×10-31kg，以 0.99c 的速度运动，则（1）电子的总动能多大？（2）电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？导示：导示：（1）由，且 E=mc22 0)/(1/cvmm得 E=5.8×10-13J（2）经典动能 Ek=m0(0.99c)2相对论中电子的动能 Ek’=(m-m0)c2两者之比值为：Ek/Ek’=0.08知识点四广义相对论简介广义相对论简介1．广义相对论的两个基本原理：①广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的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等价2．广义相对论的几个结论：①物质的引力使光线弯曲②引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别。

成功体验1．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体远离我们的速度竟达光速 c 的 80%，即每秒 24 万公里下列结论正确的是 （ ）A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80％)cB．在地球上接受到它发出的光的速度是(1-80％)cC．在类星体上测得它发出的光的速度是 cD．在地球上上测得它发出的光的速度是 c2．如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动（ ）A．你的质量在增加B．你的心脏跳动在慢下来C．你在变小D．以上三种变化同时发生3．一大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭船舱内向各个方向做立定跳远实验，并由止来判断船的航向，假设他每次做的功相等，下列正确的有（ ）A．如果向东跳的最远，则船向东行驶B．如果向东跳的最近，则船向东行驶C．他向各个方向跳的一样远，不能判断行驶方向D．他向各个方向跳的不一样远，能判断行驶方向4．在地面上观测一个物体，由于物体以一定速度运动，发现该物体质量比静止时的质量增加了 10%，求在地面上观测时，此物体相对于静止时的尺度在运动方向上缩短了百分之几？ A．91％ B．10％ C．18％ D．9.1％5．一个以相对于实验室 0.8c 速度运动的粒子，飞行了 3m 后衰变，该粒子存在了多少时间？与该粒子一起运动的坐标系中来测量这粒子衰变前存在了多长时间？答案：1.CD 2.D 3.C 4.D5.1.25×10-8s 7.5×10-9s。