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1、課時課時2相對論簡介相對論簡介課前自主學(xué)習(xí)課前自主學(xué)習(xí)課堂講練互動課堂講練互動課時作業(yè)課時作業(yè)隨堂鞏固訓(xùn)練隨堂鞏固訓(xùn)練梳理知識梳理知識 突破難點突破難點 課前自主學(xué)習(xí)課前自主學(xué)習(xí)知識回顧1經(jīng)典相對性原理(1)慣性系：如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系，相對一個慣性系做勻速直線運動的另一個參考系也是慣性系(2)伽利略相對性原理：力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的2狹義相對論的兩個基本假設(shè)(1)愛因斯坦相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的要點深化1慣性系和非慣性系的區(qū)別牛頓運動定律能夠成立的參考系
2、叫慣性系，勻速運動的汽車、輪船等作為參考系就是慣性系牛頓運動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動，根據(jù)牛頓運動定律，房屋樹木應(yīng)該受到不為零的合外力作用，但事實上沒有，也就是牛頓運動定律不成立這里加速的車廂就是非慣性系2伽利略相對性原理的其他表述：(1)在一個慣性參考系內(nèi)進行任何力學(xué)實驗都不能判斷它是否在相對于另一個慣性參考系做勻速直線運動(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.那么此速度相對于哪個參考系？如果它相對于參考系S是正確的，另外還有一個參考系S，S相對于
3、S以速度v運動，若依據(jù)速度合成法則，光相對于S的速度應(yīng)是cv，或者是cv，而不是c，若是cv，這不是就存在“超光速”了？事實上由相對論可知，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(2010北京高考)屬于狹義相對論基本假設(shè)的是：在不同的慣性系中()A真空中光速不變B時間間隔具有相對性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論基本假設(shè)可知選項A正確答案：A要點深化1經(jīng)典物理學(xué)時空觀與相對論時空觀的區(qū)別經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為空間和時間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對的，空間與時間之間是沒有聯(lián)系的而相對論則認(rèn)為空間和時間與物質(zhì)的運動狀態(tài)有關(guān)在一個確定的參考系
4、中觀察，運動物體的長度(空間距離)和物理過程的快慢(時間進程)都跟物體的運動狀態(tài)有關(guān)相對論更具有普遍性，經(jīng)典物理學(xué)時空觀是相對論在低速運動時的特例2“同時”的相對性理解狹義相對論的時空觀認(rèn)為：同時是相對的，即在一個慣性系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中不一定是同時的用愛因斯坦列車加以說明：如圖1所示，火車以v勻速直線運動，車廂中央有一閃光燈發(fā)出光信號，光信號到車廂前壁為事件1，到后壁為事件2；地面為S系，列車為S系在S系中，A以速度v向光接近，B以速度v離開光，事件1與事件2同時發(fā)生在S系中，光信號相對車廂的速度v1cv，v2cv，事件1與事件2不是同時發(fā)生即S系中同時發(fā)生的兩個
5、事件，在S系中觀察卻不是同時發(fā)生的因此，“同時”具有相對性(2)低速空間相對論效應(yīng)可忽略(3)長度收縮是相對的，K系認(rèn)為靜止在K系中的尺收縮，反之，K系認(rèn)為靜止在K系中的尺收縮基礎(chǔ)自測長度測量與被測物體相對于觀察者的運動有關(guān)，物體在運動方向長度縮短了一艘宇宙飛船的船身長度為L090 m，相對地面以u0.8c的速度在一觀測站的上空飛過(1)觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔是多少？(2)宇航員測得船身通過觀測站的時間間隔是多少？師生互動師生互動 規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié) 課堂講練互動課堂講練互動例1如圖3所示，設(shè)慣性系K相對于慣性系K以勻速vc/3沿x軸方向運動在K系的xy平面內(nèi)靜止一長為5 m、
6、并與x軸成30角的桿試問：在K系中觀察到此桿的長度和桿與x軸的夾角為多大？圖圖3 解析：由相對論知識可知，沿運動方向，物體的長度將變短，而其他方向物體長度不會發(fā)生變化，因此，C正確，ABD錯誤答案：C例2兩個電子相向運動每個電子對于實驗室的速度都是0.8c，它們的相對速度是多少？在實驗室中觀測，每個電子的質(zhì)量是多少？計算結(jié)果中的光速c和電子的靜止質(zhì)量m不必代入數(shù)值變式21一粒子以0.05c的速率相對實驗室參考系運動此粒子衰變時發(fā)射一個電子，電子相對于粒子的速度為0.8c，電子的衰變方向與粒子運動方向相同求電子相對于實驗室參考系的速度例3聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”，以紀(jì)念愛因斯坦對物理
7、學(xué)的巨大貢獻對于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程Emc2，以下看法中正確的是()AEmc2表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比BEmc2中的E表示發(fā)生核反應(yīng)過程中釋放的核能C根據(jù)Emc2可以計算核反應(yīng)中釋放的核能DEmc2表示發(fā)生的質(zhì)量虧損m轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰縀釋放出來解析愛因斯坦質(zhì)能方程Emc2表明物體具有的總能量與它的質(zhì)量之間存在正比關(guān)系，并不是指核反應(yīng)過程中釋放的核能，故選項B錯誤Emc2中的m不一定是指質(zhì)量虧損，也可能是增加的質(zhì)量，它描述的是m與E的對應(yīng)關(guān)系故選項D錯誤答案AC題后反思 在核反應(yīng)中虧損的質(zhì)量與釋放的能量之間存在著Emc2的對應(yīng)關(guān)系，質(zhì)能方程Emc2表明物體具有的總能量與它的質(zhì)量之間存在正比關(guān)
8、系，并不是指核反應(yīng)過程中釋放的核能，也并不能說明質(zhì)量與能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，僅說明質(zhì)量與能量之間存在著一種對應(yīng)關(guān)系變式31一個軸核衰變?yōu)殁Q核時釋放出一個粒子，已知軸核的質(zhì)量為3.8531311025 kg，釷核的質(zhì)量為3.7865671025 kg，粒子的質(zhì)量為6.646721027 kg，在這個衰變過程中釋放出的能量等于_J(保留兩位有效數(shù)字)解析：設(shè)核反應(yīng)前的質(zhì)量和能量分別為m1、E1，則：E1m1c2，設(shè)核反應(yīng)后的質(zhì)量和能量分別為m2、E2，則：E2m2c2，兩式相減得：Emc2mU(mT hm)c23.853131(3.7865670.0664672)1025(3108)2 J8.71
9、013 J.答案：8.71013感悟真題感悟真題 檢驗技能檢驗技能 隨堂鞏固訓(xùn)練隨堂鞏固訓(xùn)練解析：公式中的m0是物體的靜止質(zhì)量；在v遠(yuǎn)小于光速時，經(jīng)典力學(xué)依然成立，故選項A、B錯而C、D對答案：CD2在狹義相對論中，下列說法中哪些是正確的()一切運動物體相對于觀察者的速度都不能大于真空中的光速質(zhì)量、長度、時間的測量結(jié)果都是隨物體與觀察者的相對狀態(tài)而改變慣性系中的觀察者觀察一個與他做勻速相對運動的時鐘時，會看到這個時鐘比與他相對靜止的時鐘走得慢些A是正確的 B是正確的C是正確的 D是正確的解析：由愛因斯坦狹義相對論可知，說法均對，故選C.答案：C3對相對論的基本認(rèn)識，下列說法正確的是()A相對論
10、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在高速運動的飛船中的宇航員會發(fā)現(xiàn)飛船中的鐘走得比地球上快D我們發(fā)現(xiàn)豎直向上高速運動的球在水平方向上變扁了解析：本題考查相對論的基本原理答案：A4A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在兩個高速運動的火箭上，B、C兩火箭朝同一方向飛行，速度分別為vB、vC，vBvC，地面的觀察者認(rèn)為三個時鐘中走得最慢的是_，走得最快的是_(只填代號)解析：由愛因斯坦相對論可知，運動的時鐘變慢，故C走得最慢，A走得最快答案：CA5在地面上有一長100 m的跑道，運動員從起點跑到終點，用時10 s，現(xiàn)從以0.8c的速度沿跑道向前飛行的飛船中觀察，跑道有多長？溫溫示示提提馨馨（點擊進入）（點擊進入）
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