高中物理全程学习方略配套课件：5.1、5.2电磁场理论引发的怪异问题狭义相对论的基本原理（沪科版选修3-4）.ppt

,【例1】下列关于经典力学的时空观，正确的是 A.经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的 B.在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关,C.在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对的不变的量值，而与参考系选取无关 D.经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关,【思路点拨】经典时空观是一个绝对的时空观,即时间、空间与观察者所处的参考系是无关的.,【标准解答】选A、B、C、D.经典的时空观认为，时间、空间均是绝对的，与物体的运动状态无关.同时也是绝对的，即在一个参考系中同时发生的两个事件，在不同参考系中观察也是同时发生的，故A、B、C、D均正确.,【变式训练】下面的说法中正确的是( ) A.因为时间是绝对的,所以我们在不同的参考系中观察到的时间进程都是相同的 B.空间与时间之间是没有联系的 C.有物质才有空间和时间 D.在一个确定的参考系中观察,运动物体的空间距离和时间进程跟物体的运动状态有关,【解析】选C、D.经典物理学认为空间和时间是脱离物质存在的,是绝对的,空间与时间之间也没有联系,其实是错误的.因为相对论中空间和时间与物质的运动状态有关,这在长度的相对性和时间的相对性上都得到了验证.故A、B错误，C、D正确.,【例2】下列说法正确的是 A.在以 c竖直向上升空的火箭上向前发出的光，对地速度一定比c大 B.在以 c竖直向上升空的火箭上向后发出的光，对地速度一定比c小 C.在以 c竖直向上升空的火箭上沿水平方向发出的光,对地速度为c D.在以 c竖直向上升空的火箭上向任一方向发出的光,对地速度都为c,【思路点拨】解答本题时应把握以下两点:,【自主解答】选C、D.根据狭义相对论的基本假设光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，对不同的惯性系是相同的，因此C、D正确，A、B错误.,【变式训练】(2009江苏高考)如图所示，强强乘坐速度为0.9 c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5 c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为( ) A.0.4 c B.0.5 c C.0.9 c D.1.0 c,【解析】选D.根据光速不变原理，壮壮观测到的光束传播速度仍为c，D项正确.,1.下面关于经典力学的相对性原理的说法中正确的是 ( ) A.力学规律在任何参考系中都是相同的 B.惯性系就是静止不动的参考系 C.如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系.相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系 D.力学规律在任何惯性系中都是相同的,【解析】选C、D.经典力学的相对性原理是指力学规律在所有惯性参考系中都是成立的.这里的参考系是有条件的，即必须是惯性参考系，非惯性参考系是不适合的.而惯性系并不仅指静止的参考系，相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系.,2如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图所示，你可以根据下述哪些变化发觉自己是在运动( ) A.你的身体在变瘦 B.你的心脏跳动在慢下来 C.你的高度在变小 D.你永远不能由自身的变化知道你的速度,【解析】选D.时间变慢、长度缩短等相对论效应可由地面上的人测得，而飞船上的人相对自己静止，永远测不出这些相对论效应，故不能由此发觉自己在运动，正确答案为D.,3.在狭义相对论中，下列说法中不正确的是( ) A.一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速 B.长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的 C.在某一个惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也都同时发生 D.惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到该时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些,【解析】选C.狭义相对论认为长度、时间都是相对的，“同时”也是相对的，运动的时钟会变慢，由狭义相对论基本假设可知，光速c为最大速度，故A、B、D均正确，C错误.,4.广州的一个人在听到收音机报时“刚才最后一响是北京时间7点整”的时候，他在最后一响时，把表对到7点整，北京的钟和广州的钟是一致的吗？怎样才能使它们一致？ 【解析】广州的人听到报时声时，北京的钟已到达7点整过一段时间了，所以不一致.北京的钟先到7点整.要想两地的钟一致，必须在北京和广州的连线的中点报时，两地同时拨钟才会一致.,一、选择题（本大题共6小题，每小题4分，共24分，每小题至少一个选项符合题意） 1.爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的重大革命，因为它（ ） A.揭示了时间、空间并非绝对不变的属性 B.借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说 C.否定了牛顿力学的原理 D.修正了能量、质量相互转化的理论,【解析】选A.爱因斯坦于20世纪初先后提出了狭义相对论和广义相对论，揭示了时空的可变性，使人们能进一步研究高速运动.,2下列对经典力学的评价正确的是（ ） A.经典力学在揭示自然界的运动规律的过程中，是不可否定的 B.经典力学的时空观符合我们周围的客观事实，在任何情况下都是完全正确的 C.经典力学只适用于宏观低速现象 D.经典力学既然有误，就不能再用它来解决我们日常生活中的问题,【解析】选A、C.经典力学是伽利略、牛顿等科学家结合天体运行规律和科学实验，运用归纳与演绎、综合与分析等研究方法创建的一种科学体系，并以此为基础发展了天体力学、材料力学、结构力学等.火箭、人造卫星、航天飞机、宇宙飞船、空间探测器等都是经典力学规律的具体应用.在解决低速、宏观运动问题中还是正确的.,3.下列说法正确的是（ ） A.爱因斯坦的狭义相对论彻底否定了经典力学 B.爱因斯坦的狭义相对论更适用于研究物体在高速运动时所遵循的规律 C.牛顿力学的运动定律研究的是物体在低速运动时所遵循的规律 D.牛顿力学的运动定律适用于物体在高速运动时所遵循的规律,【解析】选B、C.爱因斯坦的狭义相对论的适用范围更广，但在低速的情况下与牛顿运动定律是一致的，A错误；狭义相对论的结论在高速运动的情况下理论与实际符合得很好，B正确；牛顿运动定律的结论在低速运动时与实际一致，C正确；而在高速运动的情况下差距较大，D错误.,4.根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体匀速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.在地球上测得它发出的光的速度是c 【解析】选C、D.由狭义相对论的基本原理可知，光速不变，即C、D正确.,5.下列关于狭义相对性原理的说法中正确的是（ ） A.狭义相对性原理是指力学规律在一切参考系中都相同 B.狭义相对性原理是指一切物理规律在一切参考系中都相同 C.狭义相对性原理是指一切物理规律在所有惯性参考系中都相同 D.狭义相对性原理与经典相对性原理没有区别,【解析】选C.经典力学的相对性原理是指一切力学规律在所有惯性系中都是相同的，而狭义相对性原理是指一切物理规律在所有惯性参考系中都相同.一定要注意它和经典力学的相对性原理的区别，即狭义相对性原理中的“规律”是指一切物理规律，而经典力学的相对性原理中的“规律”只是指力学规律，范围比前者小许多.,6.（2010北京高考）属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中（ ） A.真空中光速不变 B.时间间隔具有相对性 C.物体的质量不变 D.物体的能量与质量成正比,【解析】选A.狭义相对论基本假设为：一是在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；二是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理，由此可知A属于狭义相对论基本假设，故A正确，B、C、D均错误.,二、非选择题（本大题共3小题，共26分） 7.（8分）（1）如图所示，参考系O相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？ （2）参考系O相对于参考系O以速度v向右运动时，人看到的光速应是多少？ （3）参考系O相对于参考系O以速度v向左运动时，人看到的光速又是多少？,【解析】根据狭义相对论理论，光速是不变的，都应是c. 答案：三种情况都是c,8.（8分）爱因斯坦通过研究“磁体相对于导体回路运动时，导体回路就会感应出电流”这一现象，发现了经典物理学的什么破绽？,【解析】爱因斯坦针对这个实验分析，“从磁体看，肯定没有电场；可是从导体回路看，却肯定有电场.”于是，“电场的有无就成为相对的了，取决于所用坐标系的运动状态.”,同一实验在不同参考系中居然有完全不同的解释,这违背了伽利略相对性原理,由此爱因斯坦发现困难在于“运动学一些基本概念的任意性上.”促使他提出了狭义相对论. 答案:见解析,9.（10分）我们能否取得大于光速c的速度？用激光器产生的光束照射月球时，在月球上形成一光斑，由于月球离地球的距离约为3.8108 m，所以只要令激光器以 1弧度/秒这一不大的角速度转动，就可使月球上的光斑以大于光速c的速度移动.这与物质的运动速度不能超过光速这一相对论结论是否发生矛盾？,【解析】狭义相对论指出任何物质（包括电磁场）的运动速度都不能超过真空中的光速c. 若按运动学公式v=R计算，那么光斑的速度就可以超过光速了.但应注意，这里的运动学公式实质上是从几何学公式s=R变化而来的，并不说明物体一定能达到按此公式计算出来的速度大小.更重要的一点是，月球上不同时刻、不同地点的光斑是由不同的激光束产生的.光斑不断产生，又不断消失，就产生光斑运动的感觉.前后两个光,斑之间的距离不能说成是某个光斑的移动距离.前后两个光斑间的距离被某个时间去除得到大于光速的数值是可能的，就像将北京与天津间的距离被一个极短的时间去除，可以得到大于光速的数值一样，但一个物体相对于任何参考系的运动速度决不会超过光速. 答案：见解析,1.关于狭义相对论的两个假设,下列说法正确的是( ) A.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的 B.在不同的惯性参考系中,力学规律都一样,电磁规律不一样 C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 D.真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的 【解析】选A、C.狭义相对论的两个假设分别是狭义相对性原理和光速不变原理，选项A、C正确.,2下列说法中正确的是( ) A.如果木星上有一件事情发生，地球上的人可能立即看到 B.地球上的人看到的是木星上以前发生的事 C.快速行驶的列车上，车头和车尾上的人不能同时看到车中间发生的事 D.快速行驶的列车上，车头和车尾上的人能同时看到车中间发生的事,【解析】选B、C.由于木星相距地球很远，地球上的人看到的是木星上以前发生的事，B正确，A错误.狭义相对论认为同时性不是绝对的.如图所示. 假设一列火车在高速运动，车头和车尾各有一个人A、B，在车中间有一盏灯O.在A看来，自己随火车的运动方向与灯O射来的光的方向相同，而在B看来，自己随火车的运动方向与灯O射来的光的方向相反，即B先观察到灯亮.C正确，D错误.,3.设某人在速度为0.5c的飞船上，打开一个光源，则下列说法正确的是( ) A.飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c B.飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c C.在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是c D.在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c,【解析】选C、D.根据狭义相对论的两个基本假设之一：光速度不变原理可知，观察者在地面上，飞船中观测光的速度均为c，故C、D正确，A、B错误.,4.在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s，若相对甲做匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s，则乙相对于甲的运动速度是( ) A. c B. c C.