俗话说,凡事预则立,不预则废。教师要准备好教案,这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣,帮助教师更好的完成实现教学目标。所以你在写教案时要注意些什么呢?为了让您在使用时更加简单方便,下面是小编整理的“狭义相对论的其他结论学案”,希望对您的工作和生活有所帮助。
班级________姓名_________层次____
人教版物理选修3-4学案:15、3狭义相对论的其他结论
编写人:审核:高二物理组
寄语:梦想决定现实。但,当梦想只是梦想,现实就是另一种现实!
学习目标:
1.运动速度的相对论变换
2.相对论质量
3.质能方程
学习重点:三个公式
学习难点:三个公式
课前预习
课前预习本节教材
学习过程
A一、相对论的速度变换公式
通过狭义相对论两个原理的学习,知道光对任何物体的运动速度都一样,物体运动的极限速度都不可能越过真空中的光速。在宏观低速运动条件下,伽利略的速度叠加原理简单有效。但对高速运动的物体及微观高速粒子,速度的叠加原理与传统经典观念矛盾,必须要考虑相对论效应。
设车对地的速度为v,人对车的速度为u/地面上的人看到车上人相对地面的速度为u
该式即为一维情况下,狭义相对论的速度叠加公式。
注意:
(1)如果车上人运动方向与火车运动方向相同,u’取______
(2)如果车上人运动方向与火车运动方向相反,u’取______
(3)如果vc,u’c,这时可忽略不计,这时相对论的速度叠加公式简化为经典力学的速度叠加公式,可近似变为u=______当u=c时u=c,从而证明了光速是速度的极限
(4)该公式只适用于____________运动物体速度的叠加。对于更复杂的速度的叠加,此公式不适用,我们不讨论这种情况。
B例1、一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动。此粒子衰变时发射一个电子,电子相对于粒子的速度为0.8c,电子的衰变方向与粒子运动方向相同。求电子相对于实验室参考系的速度?
解:已知v=0.05c,=0.8c由相对论速度叠加公式得
思路点拨:理解题目中各速度的参考系是用速度变换公式求解速度的关键。
A二、相对论质量。
物体的运动速度不能无限增加,那么物体的质量是否随着速度而变化?
严格的论证表明,物体高速(与光速相比)运动时的质量与它静止时的质量之间有下面的关系:
m=
说明:
(1)式中m运动质量,m0静止质量,这个关系式表明物体的质量会随物体的速度的增大而_________
(2)vc时,=0,此时有m=m0,也就是说:低速运动的物体,可认为其质量与物体_________无关
(3)微观粒子的速度很高,它的质量明显的______静止质量.在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响.
B练习2如一观察者测出电子质量为2m。,问电子速度为多少?(m。为电子的静止质量)
A三、质能方程
相对论另一个重要结论就是大家都很熟悉的爱因斯但质能方程:
E=_________
式中m使物体的质量,E是它具有的能量
质能关系式从理论上预言了核能释放及原子能利用和原子弹研制的可能性
B练习3:静止时质量是1kg的物体,以10m/s的速度运动,它具有的动能是多少?与这个动能相对应,它的质量增加多少?按照相对论质量关系式,这个物体的质量增加了多少?
反思小结:
班级________姓名_________层次____
15、3狭义相对论的其他结论检测卡
编写人:曹树春审核:高二物理组
寄语:梦想决定现实。但,当梦想只是梦想,现实就是另一种现实!
B1.对于公式,下列说法中正确的是()
A.式中的是物体以速度v运动时的质量
B.当物体的运动速度v>0时,物体的质量m>m0,即物体的质量改变了,故经典力学不适用,是不正确的
C.当物体以较小速度运动时,质量变化十分微弱,经典力学理论仍然适用,只有当物体以接近光速运动时,质量变化才明显,故经典力学适用于低速运动,而不适用于高速运动
D.通常由于物体的运动速度太小,故质量的变化引不起我们的感觉.在分析地球上物体的运动时,不必考虑质量的变化
B2.课本P107问题与练习第1题
第十七章相对论简介
这一章介绍高速物体的运动规律和相对论的时空观。这章的教学有两个特点。第一,我们平时接触的都是低速运动,因此本章很多结论与日常经验不一致,难于接受。第二,相对论的全面阐述要用到较多的高等数学知识,所以这章许多结论都是直接给出的。相对论内容非常抽象,不易理解,但考纲对本章要求不高,只要记住结论就行。
【教学要求】
1.了解相对论的几个基本假设。
2.知道长度、时间的相对性。
3.初步了解相对论速度、质量变换公式。
4.了解爱因斯坦质能关系。
【知识再现】
1.惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个参考系就叫做惯性系.相对于一个惯性系做运动的另一个参考系也是惯性系.
2.狭义相对论的两个基本假设
(1)狭义相对性原理:。
(2)光速不变原理:。
3.相对论质量
物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系
4.质能方程:E=mc2
知识点一狭义相对论的两个基本假设
1.伽利略相对性原理:力学规律在任何惯性系中都是相同的。
2.狭义相对性原理:在不同的惯性参考系,一切物理规律都是相同的
3.光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的,光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。
注意:光速与光源的运动和观察者无关。
4.对两个基本原理的正确理解
①自然规律不仅包括力学规律,还包括电磁学规律等其他所有的物理学规律。
②强调真空中的光速不变指大小既不依赖于光源或观察者的运动,也不依赖于光的传播方向。
③几十年来科学家采用各种先进的物理技术测量光速,结果都不违背光速不变原理。
【应用1】下列说法正确的是()
A.力学规律在任何参考系中都是相同的
B.在所有惯性系中物理规律都是相同的
C.在高速运动情况下,惯性系中的物理规律也不一定相同
D.牛顿运动定律在非惯性系中不变
导示:在所有的惯性参考系中,物理规律都是相同的,在非惯性参考系中,牛顿运动定律不再选用。故选B
知识点二时间和空间的相对性
1.“同时”的相对性:“同时”是相对的。在一个参考系中看来“同时”的,在另一个参考系中却可能“不同时”。
理解:由于光速不变,即光速在任何惯性系中都是相同的,那么当另一个惯性系的速度能够和光速相比时,同时性就是相对的。即在一个惯性系中同时发生的两事件,在另一个惯性系中就不一定是同时发生的。
2.长度的相对性:一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比静止时的长度小。即
式中l,是与杆相对运动的人观察到的杆长,l0是与杆相对静止的人观察到的杆长。
注意:①在垂直于运动方向上,杆的长度没有变化。
②这种长度的变化是相对的,如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动,与他们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了。
3.时间间隔的相对性:从地面上观察,高速运动的飞船上时间进程变慢,飞船上的人则感觉地面上的时间进程变慢。
式中是与飞船相对静止的观察者测得的两事件的时间间隔,是地面上观察到的两事件的时间间隔。
4.相对论的时空观:经典物理学认为,时间和空间是脱离物质而独立存在的,是绝对的,二者之间没有联系;相对论则认为时间和空间与物质的运动状态有关,物质、时间、空间是紧密联系的统一体。
理解:在速度较低的时候,长度、时间是感觉不出来变化的,所以容易理解为长度、时间与物质之间没有什么关系,尤其是时间会认为是流逝的均匀的坐标。当速度很大时,长度和时间都跟着变化了,这时对宇宙的看法也必然要变化,长度和时间与物质是紧密相关的,长度和时间是不能离开物质而独立存在的。长度和时间随着物质存在的运动状态而变化是更重要的理解。
【应用2】在地面上有一长l00m的跑道,运动员从起点跑到终点,用时l0s,现从以0.8C速度沿跑道向前飞行的飞船中观察,跑道有多长?
导示:由长度的相对性可知:跑道长
知识点三狭义相对论的其它结论
1.相对论速度变换公式:。(式中v为高速火车相对地的速度,u′为车上的人相对于车的速度,u为车上的人相对地面的速度)。对于低速物体u′与v与光速相比很小时,根据公式u=可知c,这时u≈,这就是经典物理学的速度合成法则。对于高速物体u′与v与光速相等时,即u′=c,不论v如何取值,在什么参考系中观察,光速都是c。
注意:这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况,当u′与v相反时,u′取负值。
2.相对论质量:。(式中m0为物体静止时的质量,m为物体以速度v运动时的质量,由公式可以看出随v的增加,物体的质量随之增大)。
3.质能方程:E=mc2
设E为物体运动时的能量,E0为静止时的能量,动能为Ek,则Ek=E-E0
【应用3】一电子的质量m0=9.1×10-31kg,以0.99c的速度运动,则(1)电子的总动能多大?
(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大?
导示:(1)由,且E=mc2
得E=5.8×10-13J
(2)经典动能Ek=m0(0.99c)2
相对论中电子的动能Ek’=(m-m0)c2
两者之比值为:Ek/Ek’=0.08
知识点四广义相对论简介
1.广义相对论的两个基本原理:
①广义相对性原理:在任何参考系中,物理规律都是相同的。
②等效原理:一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。
2.广义相对论的几个结论:
①物质的引力使光线弯曲。
②引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别。
1.根据气体吸收谱线的红移现象推算,有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%,即每秒24万公里。下列结论正确的是()
A.在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80%)c
B.在地球上接受到它发出的光的速度是(1-80%)c
C.在类星体上测得它发出的光的速度是c
D.在地球上上测得它发出的光的速度是c
2.如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行,你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动()A.你的质量在增加
B.你的心脏跳动在慢下来
C.你在变小
D.以上三种变化同时发生
3.一大船在平静的大洋中匀速行驶,一个人在其密闭船舱内向各个方向做立定跳远实验,并由止来判断船的航向,假设他每次做的功相等,下列正确的有()
A.如果向东跳的最远,则船向东行驶
B.如果向东跳的最近,则船向东行驶
C.他向各个方向跳的一样远,不能判断行驶方向
D.他向各个方向跳的不一样远,能判断行驶方向
4.在地面上观测一个物体,由于物体以一定速度运动,发现该物体质量比静止时的质量增加了10%,求在地面上观测时,此物体相对于静止时的尺度在运动方向上缩短了百分之几?
A.91%B.10%C.18%D.9.1%
5.一个以相对于实验室0.8c速度运动的粒子,飞行了3m后衰变,该粒子存在了多少时间?与该粒子一起运动的坐标系中来测量这粒子衰变前存在了多长时间?
答案:1.CD2.D3.C4.D
5.1.25×10-8s7.5×10-9s
俗话说,磨刀不误砍柴工。作为教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收,帮助教师提前熟悉所教学的内容。你知道怎么写具体的教案内容吗?为此,小编从网络上为大家精心整理了《高考物理知识点:光学和相对论》,希望能为您提供更多的参考。
20xx年高考物理知识点:光学和相对论
五、光学
40、1621年,荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律——折射定律。
41、1801年,英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
42、1818年,法国科学家菲涅尔和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射—泊松亮斑。
43、1864年,英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在,指出光是一种电磁波;1887年,赫兹证实了电磁波的存在,光是一种电磁波
44、1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论,有两条基本原理:①相对性原理——不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的;②光速不变原理——不同的惯性参考系中,光在真空中的速度一定是c不变。
45、爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要结论——质能方程式。
46.公元前468-前376,我国的墨翟及其弟子在《墨经》中记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、平面镜和球面镜成像等现象,为世界上最早的光学著作。
47.1849年法国物理学家斐索首先在地面上测出了光速,以后又有许多科学家采用了更精密的方法测定光速,如美国物理学家迈克尔逊的旋转棱镜法。(注意其测量方法)
48.关于光的本质:17世纪明确地形成了两种学说:一种是牛顿主张的微粒说,认为光是光源发出的一种物质微粒;另一种是荷兰物理学家惠更斯提出的波动说,认为光是在空间传播的某种波。这两种学说都不能解释当时观察到的全部光现象。
六、相对论
49、物理学晴朗天空上的两朵乌云:①迈克逊-莫雷实验——相对论(高速运动世界),②热辐射实验——量子论(微观世界);
50、19世纪和20世纪之交,物理学的三大发现:X射线的发现,电子的发现,放射性的发现。
51、1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论,有两条基本原理:①相对性原理——不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的;②光速不变原理——不同的惯性参考系中,光在真空中的速度一定是c不变。
52、1900年,德国物理学家普朗克解释物体热辐射规律提出能量子假说:物质发射或吸收能量时,能量不是连续的,而是一份一份的,每一份就是一个最小的能量单位,即能量子;
53、激光——被誉为20世纪的“世纪之光”;
54、1900年,德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律提出:电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份的,把物理学带进了量子世界;受其启发1905年爱因斯坦提出光子说,成功地解释了光电效应规律,因此获得诺贝尔物理奖。
55、1922年,美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时——康普顿效应,证实了光的粒子性。(说明动量守恒定律和能量守恒定律同时适用于微观粒子)
56、1913年,丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构假说,成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱,为量子力学的发展奠定了基础。
57、1924年,法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性;
58、1927年美、英两国物理学家得到了电子束在金属晶体上的衍射图案。电子显微镜与光学显微镜相比,衍射现象影响小很多,大大地提高分辨能力,质子显微镜的分辨本能更高。
文章来源:http://m.jab88.com/j/39204.html
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