奇特的相對論效應(yīng)

5.3奇特的相對論效應(yīng)

課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解運動時鐘延緩．2.了解長度效應(yīng)收縮．3.了解愛因斯坦質(zhì)量公式和質(zhì)能方程．4.了解經(jīng)典時空觀與相對論時空觀的重要區(qū)別，體會相對論的建立對人類認(rèn)識世界的影響．重點難點：相對論效應(yīng)及質(zhì)能方程．課前自主學(xué)案奇特的相對論效應(yīng)1．運動時鐘延緩在一個相對于我們做____________的參考系中發(fā)生的物理過程，在我們看來，它所經(jīng)歷的時間比在這個慣性系中____________到的時間______．高速運動直接觀察長2．運動長度收縮愛因斯坦認(rèn)為，長度的測量跟________的選擇有關(guān)，如果某一慣性系相對于靜止慣性系以速度v運動，在運動慣性系中測得的長度為L′，在靜止慣性系中測得的長度為L，那么L總要比L′短一些，這種效應(yīng)叫做運動__________或_________，這個效應(yīng)顯示了空間的_________．參考系長度收縮尺縮效應(yīng)相對性增加能量愛因斯坦于1905年給出關(guān)系式__________，通常叫愛因斯坦的____________，在一個物理過程中，物體的質(zhì)量發(fā)生了變化，其能量也相應(yīng)發(fā)生變化，即滿足關(guān)系式__________.E＝mc2質(zhì)能關(guān)系ΔE＝Δmc24.時空觀的深刻變革牛頓物理學(xué)的絕對時空觀：物理學(xué)的空間與時間是絕對分離、沒有聯(lián)系的，脫離物質(zhì)而單獨存在，與物質(zhì)的運動無關(guān)。而相對論認(rèn)為：有物質(zhì)才有時間和空間，空間和時間與物體的運動狀態(tài)有關(guān)．人類對于空間、時間更進(jìn)一步地認(rèn)識而形成的新的時空觀，是建立在新的實驗事實和相關(guān)結(jié)論與傳統(tǒng)觀念不一致的矛盾基礎(chǔ)上，是不斷發(fā)展、不斷完善起來的。核心要點突破1．觀察運動的物體其長度要收縮，收縮只出現(xiàn)在運動方向．固有長度值最大．如圖5－3－1所示．圖5－3－1即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1．1905年，愛因斯坦創(chuàng)立了“相對論”，提出了著名的質(zhì)能方程，下列涉及對質(zhì)能方程理解的幾種說法中正確的是(

)A．若物體能量增大，則它的質(zhì)量增大B．若物體能量增大，則它的質(zhì)量減小C．若核反應(yīng)過程質(zhì)量減小，則需吸收能量D．若核反應(yīng)過程質(zhì)量增大，則會放出能量解析：選A.由E＝mc2可知，若E增大，則m增大；若E減小，則m減?。瓵正確，B錯誤．若m減小，則E減?。蝗鬽增大，則E增大．C、D均錯誤．四、絕對時空觀與相對時空觀的比較1．對時間的認(rèn)識(1)絕對時空觀認(rèn)為：①時間不會隨參考系不同而變化，也就是說時間是絕對的；②“同時性”是絕對的，兩個同時發(fā)生的事件，不論在靜止參考系中的觀測者還是勻速直線運動參考系中的觀測者，他們測得這兩個事件發(fā)生的時刻都是相同的；③某事件經(jīng)歷的時間不會因參考系不同而不同．(2)相對論時空觀認(rèn)為：①時間是相對的，與參考系有關(guān)，不能脫離物體的運動來理解時間；②“同時”是相對的，對于一個參考系來說同時發(fā)生的兩件事，對于另一個參考系來說不一定同時發(fā)生；③時間不再均勻流逝，它與物體的運動狀態(tài)有關(guān)，某物理過程經(jīng)歷的時間與參考系的選擇有關(guān)，該物理過程的發(fā)生地相對觀測者的速度越大，觀測者測得的時間越長．2．對空間的認(rèn)識(1)絕對時空觀認(rèn)為：空間是絕對的，物體占據(jù)的空間大小是絕對的，存在與參考系無關(guān)的絕對空間．(2)相對時空觀認(rèn)為：空間兩點間的距離與觀測者的運動狀態(tài)有關(guān)，空間不是絕對的，它與物體的運動狀態(tài)有關(guān)．即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2．用相對論的觀點判斷，下列說法不正確的是(

)A．時間和空間都是絕對的，在任何參考系中一個事件發(fā)生的時間和一個物體的長度總不會改變B．在地面上的人看來，以10km/s的速度運動的飛船中的時間會變慢，但是飛船中的宇航員卻看到時鐘是準(zhǔn)確的C．在地面上的人看來，以10km/s的速度運動的飛船在運動方向上會變窄，而飛船中的宇航員卻感覺到地面上的人看起來比飛船中的人扁一些D．當(dāng)物體運動的速度v?c時，“時間膨脹”和“長度收縮”效果可忽略不計課堂互動講練類型一：運動時鐘延緩例1一個鐘在靜止參考系中的擺動周期是3.0s，當(dāng)一個觀測者相對擺鐘以0.99c

的速度運動時，觀測者測得的周期是多少？擺鐘是變快了還是變慢了？【答案】

21.3s運動的觀測者觀測到的擺鐘變慢了【方法總結(jié)】

(1)熟記狹義相對論的幾個結(jié)論是解答此類問題的關(guān)鍵．(2)應(yīng)用相對論的關(guān)鍵是理解“相對性”的幾個方面，如時間相對性和空間相對性．變式訓(xùn)練1以8km/s的速度運行的人造衛(wèi)星上一只完好的手表走過了1min，地面上的人認(rèn)為它走過這1min“實際”花了多少時間．＝60×1.000000001s＝60.000000006s.答案：60.000000006s類型二：運動長度收縮例2在2010年，有一太空船以0.8c

的速度飛越“月球太空站”．一科學(xué)家在月球上量得運動中的太空船長度為200m，此太空船最后在月球上登陸，此科學(xué)家再度測量靜止的太空船的長度，他測量的結(jié)果如何？【答案】

333m答案：見解析例3設(shè)宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍，則粒子運動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的