新高中物理 第十五章 相对论简介课件 新人教版选修34.ppt

第十五章 相对论简介 学案3章末总结 专题整合 自我检测 网络构建 网络构建 相对论简介 狭义相对论 两个基本假设 狭义相对性原理 光速不变原理 几个重要结论 同时 是相对的 长度是相对的 长度的相对性公式l 在不同的惯性参考系中 一 切物理规律都是相同的 真空中的光速在不同惯性参考 系中都是相同的 狭义相对论 几个重要结论 时间间隔是相对的 时间间隔的相对性公式 t 相对论速度变换公式u 相对论质量关系式m 爱因斯坦质能方程e mc2 广义相对论 两个基本原理 广义相对性原理 等效原理 几个结论 物质的引力使光线弯曲引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别 引力红移 在任何参考系中 物理规律 都是相同的 一个均匀的引力场与一个做匀加速 运动的参考系等价 一 时间和空间的相对性 专题整合 例1在实验室中测得以速度0 8c运动的 介子的平均寿命为4 10 8秒 与 介子一起运动的观察者认为 介子的平均寿命是多少 解析在相对于 介子运动的实验室中测得 介子的平均寿命为 t 则相对于 介子静止的观察者测得 介子的平均寿命为 答案2 4 10 8s 例2某列长为100m的火车若分别以v1 30m s和v2 2 7 108m s的速度做匀速直线运动 则对地面的观察者来说其长度分别缩短了多少 解析l0 100m当火车以v1 30m s的速度运动时 其长度缩短了 l1 l0 l1 0 当火车以v2 2 7 108m s的速度运动时 其长度缩短了 l2 l0 l2 56 4m 答案056 4m 二 质速关系和质能关系 例3一电子以0 99c的速率运动 电子静止质量m0 9 1 10 31kg 问 1 电子的总能量是多少 答案5 81 10 13j 2 电子经典力学的动能与相对论动能之比是多少 答案8 05 10 2 三 相对论速度变换公式 例4地球上一观察者 看见一飞船a以速度2 5 108m s从他身边飞过 另一飞船b以速度2 0 108m s跟随a飞行 求 1 a上的乘客看到b的相对速度 解析a上的乘客看地面上的人以速度 2 5 108m s向后运动 地面上的人看b以速度2 0 108m s向前运动 则a上的乘客看到b的相对速度为u 108m s 1 125 108m s 答案 1 125 108m s 2 b上的乘客看到a的相对速度 解析b上的乘客看到a的相对速度为1 125 108m s 答案1 125 108m s 自我检测 1 2 3 4 自我检测 1 空间的相对性 如图1所示 假设一根10m长的梭镖以接近光速穿过一根10m长的管子 它们的长度都是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 所有这些都与观察者的运动情况有关 图1 1 2 3 4 解析长度的相对性公式l 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 答案d 1 2 3 4 2 相对论速度变换公式 若一宇宙飞船对地以速度v运动 宇航员在飞船内沿同方向测得光速为c 那么在地面上的观察者看来 光速是v c吗 答案不是 在地面上的观察者看来 光速是c 1 2 3 4 3 质速关系和质能关系 电子的静止质量m0 9 11 10 31kg 1 试分别用焦耳和电子伏为单位来表示电子的静质能 解析由质能方程得e0 m0c2 9 11 10 31 3 108 2j 8 2 10 14j 答案8 2 10 14j0 51mev 1 2 3 4 2 静止电子经过106v电压加速后 其质量和速率各是多少 1 2 3 4 答案2 69 10 30kg2 82 108m s 1 2 3 4 4 对相对论的理解 如图2所示 两艘飞船a b沿同一直线同向飞行