第十五章相对论.doc

江安中学14届高三物理组 教学活动单第十五章 相对论第1课时 狭义相对论活动一：狭义相对论的两个基本假设1惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系。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伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。3狭义相对论的两个基本假设（1）在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。（狭义相对性原理）（2）真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。（光速不变原理）著名的迈克耳孙-莫雷实验证明：不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是相同的.活动二：“同时”的相对性结论：车上的观察者认为光同时到达车厢的前后两壁； 站台上的观察者认为光先到车厢后壁后到前壁1、经典的时空观在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察也是同时的2、相对论的时空观“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察不一定是同时的活动三：长度的相对性：1、经典的时空观一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同2、相对论的时空观“长度”也具有相对性，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活动四：时间间隔的相对性它意味着，从地面上观察，飞船上的时间进程比地面上慢，由于飞船在运动，船上的一切物理、化学过程和生命过程都变慢了：时钟走得慢了，化学反应慢了，甚至人的动作、新陈代谢也变慢了可是飞船上的人自己没有这种感觉，他们反而认为地面上的时间进程比火车上的慢，因为他们看到，地面正以同样的速度朝相反的方向运动！活动五：时空相对性的实验验证及相对论的时空观牛顿物理学（经典物理学）的绝对时空观：经典物理学认为空间与时间是绝对分离没有联系的，脱离物质而单独存在，与物质的运动无关。相对论认为：空间和时间与物体的运动状态有关。活动六：质能方程 式中m是物体的质量，E是它具有的能量【巩固练习】1如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭B是“追赶”光的；火箭A是“迎着”光飞行的，若火箭相对地面的速度为，则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )A, B, C, D无法确定xyOllAxyOllBxyOllCxyOllD2惯性系S中有一边长为l的正方形（如图A所示），从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是 （ ）3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4在狭义相对论中，下列说法正确的有（ ）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. 质量、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关C. 时间的测量结果与物体相对观察者的运动状态无关D. 在某一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是同时发生的5.设一列火车沿平直的轨道飞快行驶，如图，车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁与后壁，这是两个事件，下列说法正确的是A车厢内的观察者认为闪光先到达后壁，后到达前壁B车厢内的观察者认为闪光同时到达前壁与后壁C车厢外的观察者认为闪光先到达后壁，后到达前壁D车厢外的观察者认为闪光同时到达前壁与后壁6如图所示，强强乘电梯速度为0.9（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，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（ ）A0.4c B0.5c C0.9c D1.0c7关于质量和长度下列说法中正确的是（ ） A物体的质量与位置、运动状态无任何关系，是物质本身属性 B物体的质量与位置、运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计 C物体的长度与运动状态无关，是物质本身的属性 D物体的长度与运动状态有关，只是在速度较低的情况下，忽略变化不计8.对相对论的基本认识，下列说法中正确的是（ ）A麦克耳孙莫雷实验结果表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的B相对论时空观认为空间和时间与物质的运动状态有关C在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟要比地球上的钟走得慢D在高速运行的火车上的人会感觉铁路两侧电线杆变矮9下列说法正确的是（ ）A牛顿力学是在研究宏观低速运动的物体时总结出来的，对于接近光速的高速运动的物体，牛顿力学不适用B相对论不论对高速运动还是低速运动的物体都适用C经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，空间和时间没有联系D相对论认为有物质才有空间和时间，空间和时间与物质的运动状态有关10.如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（ ）A.同时被照亮 B.A先被照亮C.C先被照亮 D.无法判断11有两只对准的标准钟，一只留在地面上，另一只放在高速飞行的飞船上，则下列说法正确的是 。A飞船上的人看到自己的钟比地面上的钟走得慢B地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得慢C地面上的人看到自己的钟比飞船上的钟走得快D因为是两只对准的标准钟，所以两钟走时快慢相同12A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个高速运动的火箭上， BC两火箭朝同一方向飞行，速度分别为地面的观察者认为三个时钟中走得最慢的是 ，走得最快的的是 (只填代号)13甲、乙两人站在地面上时身高都是L0, 甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如图所示此时乙观察到甲的身高L L0；若甲向乙挥手，动作时间为t0，乙观察到甲动作时间为t1，则t1 t0（均选填“”、“ =” 或“”）14“世界物理年”决议的作出是与爱因斯坦的相对论时空观有关一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到 0.6 c ( c 为真空中的光速）时，时钟的周期大约为_