网校教育资源平台

2017-2018学年物理教科版选修3-4 第六章 相对论 章末总结

评价文档:
文档评论: 0

相关文档推荐

2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4:模块检测1
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4章末检测:第二章 机械波
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4:模块检测2
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4章末检测:第五章 光的波动性
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4章末检测:第一章 机械振动
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4章末检测:第四章 光的折射
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:专题4 光的干涉 衍射 折射中的色散
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:专题3 光的折射 全反射
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第2章 第5、6讲 波的干涉、衍射 多普勒效应
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第1章 第5讲 学生实验:用单摆测定重力加速度
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第4章 第3讲 光的全反射
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:专题1 机械振动的理解和应用
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第2章 第4讲 惠更斯原理 波的反射与折射
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第四章 光的折射 章末整合提升
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第3章 第1、2讲 电磁振荡 电磁场和电磁波
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第一章 机械振动 章末整合提升
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第5章 第2讲 学生实验:用双缝干涉测量光的波长
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第3章 第3、4讲 电磁波谱 电磁波的应用 无线电波的发射、传播和接收
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第4章 第2讲 学生实验:测定玻璃的折射率
免费
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4课件:第6章 相对论 第4、5讲
免费
分享到:
10积分 下载
第六章             章末总结
内容索引


      知识网络                         题型探究
知识网络
             爱因斯坦相对性原理:______________________________在不同的惯性参考系中,物理规律
       两个
                 ______________________________(包括力学的和电磁的)都是一样的
       基本
相  狭         光速不变原理:___________________________________光在真空中运动的速度在任何惯性系中
       假设
对  义              _____________________测得的数值都是相同的
论  相         同时的相对性
简  对
       几个    时间间隔的相对性,时间间隔的相对性公式τ=________
介  论
       重要
             长度的相对性,长度的相对性公式l=___________
       结论

             相对论速度变换公式v=_________
          几个
   狭义相    重要   相对论质速关系式m=__________
   对论     结论   爱因斯坦质能方程E=____mc2
相                             在任何参考系中物理规律都是一样的
          两个   广义相对性原理:________________________________
对                       一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引
          基本   等效原理:______________________________________
论                力作用的惯性系统是等效的
          原理       _________________________
简  广义相         光在引力场中传播时,将会发生偏折
介  对论
          几个   引力作用使光波产生频移
          结论   在引力场中时间会延缓
               当两个天体相互绕转时,会向外界辐射引力波
题型探究
一、时间和空间的相对性

1.与运动的惯性系相对静止的人认为两个事件时间间隔为τ0,地面观察者

测得的时间间隔为τ,则两者之间关系为τ=                  .


2.(1)如果与杆相对静止的人认为杆长是l0,与杆相对运动的人认为杆长是

l,则两者之间的关系为l=l0                          .
(2)一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小.
例1 在实验室中测得以速度0.8c运动的π介子的平均寿命为4×10-8秒,
与π介子一起运动的观察者认为π介子的平均寿命是多少?

答案 2.4×10-8 s

解析 在相对于π介子运动的实验室中测得π介子的平均寿命为τ,则相对
于π介子静止的观察者测得π介子的平均寿命为


                                                  解析   答案
例2   某列长为100    m的火车,以u=2.7×108     m/s的速度做匀速直线运动
,则对地面的观察者来说其长度缩短了多少?

答案 56.4 m


解析 根据公式l=l0                         知,

长度缩短了Δl=l0-l=l0(1-        ),

代入数据可得Δl≈56.4 m


                                                  解析   答案
 针对训练1 如图1所示,假设一根10 m长的梭镖

 以光速穿过一根10 m长的管子,它们的长度都是                        图1
 在静止状态下测量的.以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子的情况的是
 A.梭镖收缩变短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它
 B.管子收缩变短,因此在某些位置上,梭镖从管子的两端伸出来
 C.两者都收缩,且收缩量相等,因此在某个位置,管子恰好遮住梭镖
√D.所观察到的现象与观察者的运动情况有关


                                                   解析   答案
解析 长度的相对性公式l=l0                           中的l和l0是具有相对性的,到底
是管子收缩变短还是梭镖收缩变短,要看观察者所处的参考系.如果你是
在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖,那么梭镖看起来就比
管子短,在某些位置梭镖会完全处在管子内部.然而当你和梭镖一起运动
时,你看到的管子就缩短了,所以在某些位置,你可以看到梭镖从管子
的两端伸出来.
二、质速关系和质能关系

例3 一电子以0.99c的速率运动.问:
(1)电子的总能量是多少?

答案 5.8×10-13 J

解析 由m=                    ,E=mc2得                                                                  


                                                  解析   答案
(2)电子经典力学的动能与相对论动能之比是多少?(电子静止质量m0=
9.1×10-31 kg)

答案 8×10-2

                              2
解析 电子经典力学的动能E′=  m0v           ,


电子相对论动能Ek=


                                                  解析   答案
总结提升


质速关系式:m=                   ,质能关系式:E=mc2,利用质速关系

式和质能关系式解题时应首先明确物体的静止质量或运动质量.
                                 -31
针对训练2 电子的静止质量m0=9.11×10             kg.
(1)试分别用焦耳和电子伏为单位来表示电子的静质能.

答案 8.2×10-14 J 0.51 MeV 

解析 由质能方程得

      2        -31       8 2
E0=m0c =9.11×10   ×(3×10 )  J

≈8.2×10-14 J=                     eV≈0.51 MeV.


                                                  解析   答案
(2)静止电子经过106 V电压加速后,其质量和速率各是多少?

答案 2.69×10-30 kg 2.82×108 m/s

                           2
解析 由能量关系得eU=(m-m0)c         ,

解得                                                                                        ≈2.69×10-30 kg.

由m=                     ,


解得                                                                                             

                                                  解析   答案
三、相对论速度变换公式
例4   设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.6c的速率向东飞行,5                    s
后该飞船将与一个以0.8c的速率向西飞行的彗星相撞.试问:
(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动?

答案 0.946c 

解析 取地球为S系,飞船为S′系,向东为x轴正向.则S系相对S′系的

速度v=-0.6c,彗星相对S系的速度vx=-0.8c.由相对论速度变换公式可

求得慧星相对飞船的速率vx′=             ≈-0.946c,即彗星以0.946c的速

率向飞船靠近.
                                                  解析   答案
(2)从飞船中的时钟来看,还有多少时间允许它离开航线,以避免与彗星
相撞?

答案 4 s

解析 把t0=t0′=0时的飞船状态视为一个事件,把飞船与彗星相撞视
为第二个事件.这两个事件都发生在S′系中的同一地点(即飞船上),地球
上的观察者测得这两个事件的时间间隔τ=5 s,根据时间间隔的相对性公

式可求出τ0.即由τ=                 =5 s,解得τ0=4 s,即从飞船上的时钟来看

,还有4 s的时间允许它离开原来的航线.

                                                  解析   答案
10积分下载