【紅對(duì)勾】高考物理 相對(duì)論簡(jiǎn)介課件

課時(shí)2相對(duì)論簡(jiǎn)介知識(shí)點(diǎn)一狹義相對(duì)論的基本假設(shè)——知識(shí)回顧——1．經(jīng)典相對(duì)性原理(1)慣性系：如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立，這個(gè)參考系叫做慣性系，相對(duì)一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系．(2)伽利略相對(duì)性原理：力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是

．相同的2．狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)(1)愛因斯坦相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是

．(2)光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是

．相同的相同的——要點(diǎn)深化——1．慣性系和非慣性系的區(qū)別牛頓運(yùn)動(dòng)定律能夠成立的參考系叫慣性系，勻速運(yùn)動(dòng)的汽車、輪船等作為參考系就是慣性系．牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系稱為非慣性系．例如我們坐在加速的車廂里，以車廂為參考系觀察路邊的樹木房屋向后方加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，房屋樹木應(yīng)該受到不為零的合外力作用，但事實(shí)上沒有，也就是牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立．這里加速的車廂就是非慣性系．2．伽利略相對(duì)性原理的其他表述：(1)在一個(gè)慣性參考系內(nèi)進(jìn)行任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能判斷它是否在相對(duì)于另一個(gè)慣性參考系做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(2)任何慣性系都是平權(quán)的．3．光速是極限速度根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可以直接得到真空中電磁波的速度是光速c.那么此速度相對(duì)于哪個(gè)參考系？如果它相對(duì)于參考系S是正確的，另外還有一個(gè)參考系S′，S′相對(duì)于S以速度v運(yùn)動(dòng)，若依據(jù)速度合成法則，光相對(duì)于S′的速度應(yīng)是c－v，或者是c＋v，而不是c，若是c＋v，這不是就存在“超光速”了？事實(shí)上由相對(duì)論可知，光速為極限速度，是不變的，因此伽利略速度合成法則在這里是不適用的．——基礎(chǔ)自測(cè)——

(2010·北京高考)屬于狹義相對(duì)論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中()A．真空中光速不變 B．時(shí)間間隔具有相對(duì)性C．物體的質(zhì)量不變 D．物體的能量與質(zhì)量成正比解析：由愛因斯坦狹義相對(duì)論基本假設(shè)可知選項(xiàng)A正確．答案：A知識(shí)點(diǎn)二狹義相對(duì)論的時(shí)空觀——知識(shí)回顧——1．時(shí)間的相對(duì)性(1)同時(shí)的相對(duì)性：在一個(gè)慣性參考系中“同時(shí)”發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性參考系中可能是不同時(shí)的，即同時(shí)是相對(duì)的．(2)時(shí)間間隔的相對(duì)性：當(dāng)從地面觀察以速度v前進(jìn)的火車時(shí)，車上的時(shí)間進(jìn)程變慢了，不僅時(shí)間變慢了，物理、化學(xué)過程和生命的過程都變慢了．這稱為時(shí)間膨脹．2．空間的相對(duì)性(1)長(zhǎng)度的相對(duì)性：相對(duì)地面以速度v運(yùn)動(dòng)的物體，從地面上看，沿著運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度變短了，速度越大，變短的越多．———要1．經(jīng)典物理學(xué)時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀的區(qū)別經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為空間和時(shí)間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對(duì)的，空間與時(shí)間之間是沒有聯(lián)系的．而相對(duì)論則認(rèn)為空間和時(shí)間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．在一個(gè)確定的參考系中觀察，運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度(空間距離)和物理過程的快慢(時(shí)間進(jìn)程)都跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．相對(duì)論更具有普遍性，經(jīng)典物理學(xué)時(shí)空觀是相對(duì)論在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的特例．2．“同同時(shí)”的相對(duì)性性理解狹義相對(duì)對(duì)論的時(shí)時(shí)空觀認(rèn)認(rèn)為：同同時(shí)是相相對(duì)的，，即在一一個(gè)慣性性系中不不同地點(diǎn)點(diǎn)同時(shí)發(fā)發(fā)生的兩兩個(gè)事件件，在另另一個(gè)慣慣性系中中不一定定是同時(shí)時(shí)的．用用愛因斯斯坦列車車加以說說明：如圖1所示示，火火車以以v勻速直直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，車廂廂中央央有一一閃光光燈發(fā)發(fā)出光光信號(hào)號(hào)，光光信號(hào)號(hào)到車車廂前前壁為為事件件1，，到后后壁為為事件件2；；地面面為S系，列列車為為S′系．．圖1在S′系中中，A以速度度v向光接接近，，B以速度度v離開光光，事事件1與事事件2同時(shí)時(shí)發(fā)生生．在S系中，，光信信號(hào)相相對(duì)車車廂的的速度度v1′＝c－v，v2′＝c＋v，事件件1與與事件件2不不是同同時(shí)發(fā)發(fā)生．．即S′系中中同時(shí)時(shí)發(fā)生生的兩兩個(gè)事事件，，在S系中觀觀察卻卻不是是同時(shí)時(shí)發(fā)生(1)觀察察運(yùn)動(dòng)動(dòng)的物物體其其長(zhǎng)度度要收收縮，，收縮縮只出出現(xiàn)在在運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向向．固有長(zhǎng)長(zhǎng)度值值最大大．如如圖2所示示．圖2(2)低速速空間間相對(duì)對(duì)論效效應(yīng)可可忽略略．(3)長(zhǎng)度度收縮縮是相相對(duì)的的，K系認(rèn)為為靜止止在K′系中中的尺尺收縮縮，反反之，，K′系認(rèn)認(rèn)為靜靜止在在K系中的的尺收收縮．．——基基礎(chǔ)自自測(cè)———長(zhǎng)度測(cè)量與與被測(cè)物體體相對(duì)于觀觀察者的運(yùn)運(yùn)動(dòng)有關(guān)，，物體在運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向長(zhǎng)長(zhǎng)度縮短了了．一艘宇宇宙飛船的的船身長(zhǎng)度度為L(zhǎng)0＝90m，相對(duì)地地面以u(píng)＝0.8c的速度在一一觀測(cè)站的的上空飛過過．(1)觀測(cè)測(cè)站測(cè)得飛飛船的船身身通過觀測(cè)測(cè)站的時(shí)間間間隔是多多少？(2)宇航航員測(cè)得船船身通過觀觀測(cè)站的時(shí)時(shí)間間隔是是多少？答案：(1)2.25×10－7s'(2)3.75×10－7s答案：AD題型一狹義相對(duì)性性原理的應(yīng)應(yīng)用[例1]如圖3所示示，設(shè)慣性性系K′相對(duì)于慣慣性系K以勻速v＝c/3沿x軸方向運(yùn)動(dòng)動(dòng)．在K′系的x′y′平面內(nèi)靜靜止一長(zhǎng)為為5m、、并與x′軸軸成成30°°角角的的桿桿．．試試問問：：在在K系中中觀觀察察到到此此桿桿的的長(zhǎng)長(zhǎng)度度和和桿桿與與x軸的的夾夾角角為為多多大大？？圖3圖圖4[解解析析]如圖圖4.在K′系系中中，，桿桿在在x′、、y′軸軸上上的的投投影影L′x、L′y分別別為為L(zhǎng)′x＝L′··cosα′，，L′y＝L′sinα′.式中中，，L′為為K′系系中中測(cè)測(cè)得得的的桿桿長(zhǎng)長(zhǎng)，，即即固固有有長(zhǎng)長(zhǎng)度度；；α′為為桿桿與與x′軸軸的的夾夾角角．．由由于于K和K′系系僅僅在在x軸方方向向有有相相對(duì)對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，故故在在K系中中，，桿桿在在x軸方方向向的的投投影影Lx有收收縮縮，，而而在在y軸方方向向的的投投影影Ly則沒沒有有變變化化．．即即在以以上上兩兩式式中中，，代代入入題題給給的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，我我們們不不難難算算出出L≈4.79m，，α＝31.48°°.即在在K系中中觀觀察察到到這這根根高高速速運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的桿桿長(zhǎng)長(zhǎng)，，長(zhǎng)長(zhǎng)度度要要縮縮短短，，空變式1—1慣性系S中有一邊長(zhǎng)為為l的正方形(如如圖5所示)，從相對(duì)S系沿x方向以接近光光速勻速飛行行的飛行器上上測(cè)得該正方方形的圖象是是()圖5解析：由相對(duì)論知識(shí)識(shí)可知，沿運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向，物物體的長(zhǎng)度將將變短，而其其他方向物體體長(zhǎng)度不會(huì)發(fā)發(fā)生變化，因因此，C正確確，ABD錯(cuò)錯(cuò)誤．答案：C題型二質(zhì)速關(guān)系的應(yīng)應(yīng)用[例2]兩個(gè)電子相向運(yùn)動(dòng)．每個(gè)電子對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的速度都是0.8c，它們的相對(duì)速度是多少？在實(shí)驗(yàn)室中觀測(cè)，每個(gè)電子的質(zhì)量是多少？計(jì)算結(jié)果中的光速c和電子的靜止質(zhì)量m不必代入數(shù)值．[解析]設(shè)在實(shí)驗(yàn)室中中觀察，甲電電子向右運(yùn)動(dòng)動(dòng)，乙電子向向左運(yùn)動(dòng)．若若以乙電子為為“靜止”參參考系，即O系，實(shí)驗(yàn)室(記為O′系)就以0.8圖6變式2—1一粒子子以0.05c的速率率相對(duì)對(duì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室參參考系系運(yùn)動(dòng)動(dòng)．此此粒子子衰變變時(shí)發(fā)發(fā)射一一個(gè)電電子，，電子子相對(duì)對(duì)于粒粒子的的速度度為0.8c，電子子的衰衰變方方向與與粒子子運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向向相同同．求求電子子相對(duì)對(duì)于實(shí)實(shí)驗(yàn)室室參考考系的的速度度．答案：：0.817c題型三三質(zhì)能方方程的的應(yīng)用用[例3]聯(lián)合國(guó)國(guó)將2005年年定為為“國(guó)國(guó)際物物理年年”，，以紀(jì)紀(jì)念愛愛因斯斯坦對(duì)對(duì)物理理學(xué)的的巨大大貢獻(xiàn)獻(xiàn)．對(duì)對(duì)于愛愛因斯斯坦提提出的的質(zhì)能能方程程E＝mc2，以以下下看看法法中中正正確確的的是是()A．．E＝mc2表明明物物體體具具有有的的能能量量與與其其質(zhì)質(zhì)量量成成正正比比B．．E＝mc2中的的E表示示發(fā)發(fā)生生核核反反應(yīng)應(yīng)過過程程中中釋釋放放的的核核能能C．．根根據(jù)據(jù)ΔE＝Δmc2可以以計(jì)計(jì)算算核核反反應(yīng)應(yīng)中中釋釋放放的的核核能能D．．ΔE＝Δmc2表示示發(fā)發(fā)生生的的質(zhì)質(zhì)量量虧虧損損Δm轉(zhuǎn)變變?yōu)闉槟苣芰苛喀釋放放出出來來[解解析析]愛因因斯斯坦坦質(zhì)質(zhì)能能方方程程E＝mc2表明明物物體體具具有有的的總總能能量量與與它它的的質(zhì)質(zhì)量量之之間間存存在在正正比比關(guān)關(guān)系系，，并并不不是是指指核核反反應(yīng)應(yīng)過過程程中中釋釋放放的的核核能能，，故故選選項(xiàng)項(xiàng)B錯(cuò)錯(cuò)誤誤．．ΔE＝Δmc2中的的Δm不一一定定是是指指質(zhì)質(zhì)量量虧虧損損，，也也可可能能是是增增加加的的質(zhì)質(zhì)量量，，它它描描述述的的是是Δm與ΔE的對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)關(guān)關(guān)系系．．故故選選項(xiàng)項(xiàng)D錯(cuò)錯(cuò)誤誤．．[答答案案]AC題后后反反思思在核反應(yīng)應(yīng)中虧損損的質(zhì)量量與釋放放的能量量之間存存在著ΔE＝Δmc2的對(duì)應(yīng)關(guān)關(guān)系，質(zhì)質(zhì)能方程程E＝mc2表明物體體具有的的總能量量與它的的質(zhì)量之之間存在在正比關(guān)關(guān)系，并并不是指指核反應(yīng)應(yīng)過程中中釋放的的核能，，也并不不能說明明質(zhì)量與與能量之之間可以以相互轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化，僅僅說明質(zhì)質(zhì)量與能能量之間間存在著著一種對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)系系．變式3——1一個(gè)軸核核衰變?yōu)闉殁Q核時(shí)時(shí)釋放出出一個(gè)α粒子，已已知軸核核的質(zhì)量量為3.853131×10－25kg，釷釷核的質(zhì)質(zhì)量為3.786567×10－25kg，α粒子的質(zhì)質(zhì)量為6.64672×10－27kg，在在這個(gè)衰衰變過程程中釋放放出的能能量等于于__________J(保留兩兩位有效效數(shù)字)．解析：設(shè)核反應(yīng)前前的質(zhì)量和和能量分別別為m1、E1，則：E1＝m1c2，設(shè)核反應(yīng)后后的質(zhì)量和和能量分別別為m2、E2，則：E2＝m2c2，兩式相減得得：ΔE＝Δmc2＝[mU－(mTh＋mα)]c2＝[3.853131－(3.786567＋＋0.0664672)]×10－25×(3×108)2J≈8.7×10－13J.答案：8.7×10－13C．當(dāng)物體以以較小的速度度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)質(zhì)量變化十分分微弱，經(jīng)典典力學(xué)理論仍仍然適用，只只有當(dāng)物體以以接近光速運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量量變化才明顯顯，故經(jīng)典力力學(xué)適用于低低速運(yùn)動(dòng)，而而不適用于高高速運(yùn)動(dòng)D．通常由于于物體的速度度太小，質(zhì)量量的變化引不不起我們的感感覺，在分析析地球上物體體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，，不必考慮質(zhì)質(zhì)量變化解析：公式中的m0是物體的靜止止質(zhì)量；在v遠(yuǎn)小于光速時(shí)時(shí)，經(jīng)典力學(xué)學(xué)依然成立，，故選項(xiàng)A、、B錯(cuò)而C、、D對(duì)．答案：CD2．在狹義相相對(duì)論中，下下列說法中哪哪些是正確的的()①一切運(yùn)動(dòng)物物體相對(duì)于觀觀察者的速度度都不能大于于真空中的光光速②質(zhì)量、長(zhǎng)度度、時(shí)間的測(cè)測(cè)量結(jié)果都是是隨物體與觀觀察者的相對(duì)對(duì)狀態(tài)而改變變③慣性系中的的觀察者觀察察一個(gè)與他做做勻速相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘時(shí)時(shí)，會(huì)看到這這個(gè)時(shí)鐘比與與他相對(duì)靜止止的時(shí)鐘走得得慢些A．①③是正正確的B．①①②是正確的的C．①②③是是正確的D．②②③是正確的的解析：由愛因斯坦狹狹義相對(duì)論可可知，①②③③說法均對(duì)，，故選C.答案：C3．對(duì)相對(duì)論論的基本認(rèn)識(shí)識(shí)，下列說A．相對(duì)論認(rèn)為：真空中的光速在不同慣性參照系中都是相同的B．愛因斯坦通過質(zhì)能方程闡明了質(zhì)量就是能量C．在高速運(yùn)動(dòng)的飛船中的宇航員會(huì)發(fā)現(xiàn)飛船中的鐘走得比地球上快D．我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運(yùn)動(dòng)的球在水平方向上變扁了解析：本題考查相對(duì)論的基本原理．答案：A4．A、B、C是三個(gè)完全相相同的時(shí)鐘，，A放在地面上，，B、C分別放在兩個(gè)個(gè)高速運(yùn)