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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(diǎn)突破難點(diǎn) 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(yùn)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(yùn)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(diǎn)深化1慣性系和非慣性系的區(qū)別牛頓運(yùn)動定律能夠成立的參考系

2、叫慣性系，勻速運(yùn)動的汽車、輪船等作為參考系就是慣性系牛頓運(yùn)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(yùn)動，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律，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(jìn)行任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(yùn)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(shí)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(xiàng)A正確答案：A要點(diǎn)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(yùn)動狀態(tài)有關(guān)在一個確定的參考系

4、中觀察，運(yùn)動物體的長度(空間距離)和物理過程的快慢(時間進(jìn)程)都跟物體的運(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(yùn)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(yùn)動有關(guān)，物體在運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動每個電子對于實(shí)驗(yàn)室的速度都是0.8c，它們的相對速度是多少？在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室參考系運(yùn)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(yùn)動方向相同求電子相對于實(shí)驗(yàn)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(xiàn)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(xiàng)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(xiàng)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(yàn)技能檢驗(yàn)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(xiàng)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動員從起點(diǎn)跑到終點(diǎn)，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(diǎn)擊進(jìn)入）（點(diǎn)擊進(jìn)入）