鲁科版必修二 第6章 第1节 高速世界 课件（25张）.pptx

第1节高速世界 一 两个基本原理和两个效应阅读教材第110 114页的内容 了解高速世界的 两个基本原理 和 两个效应 1 两个基本原理 1 相对性原理 所有物理规律在一切 中都具有 的形式 2 光速不变原理 在一切 中 测量到的真空中的 都一样 c 3 108m s 惯性参照系 相同 惯性参照系 光速c 2 两个效应 1 时间延缓效应 在相对论时空观中 的时钟比 的时钟走得慢 关系式 t t为运动时间 t 为静止时间 2 长度收缩效应 在相对于物体运动着的惯性系中沿运动方向测出的物体长度 比在相对静止的惯性系中测出的长度 关系式 l 高速运动 静止 短 思维拓展我们平时为何观察不到长度收缩效应呢 二 质速关系质能关系时空弯曲阅读教材第114 118页的内容 了解质速关系 质能关系和时空弯曲 能应用相对论知识解释简单的现象 1 质速关系当物体在所处的惯性参考系静止时 质量m0最小 称为 当物体相对于某惯性系以速度v运动时 在此惯性系内观测它的质量m 物体的质量随 的增大而 在低速运动中 质量的变化可以 2 质能关系按照相对论及基本力学定律可得质量和能量的关系为e 称为质能关系式 物质的质量减少或增加时 必然伴随着 的减少或增加 其关系为 e 静止质量 速度 增大 忽略不计 mc2 能量 mc2 3 时空弯曲 爱因斯坦的理想实验 1 科学预言 能使光线弯曲 也能使光线弯曲 在宇宙中 物质 大 高的区域时空弯曲大 物质 的地方 时空弯曲小 2 实验验证 恒星的光线在太阳附近弯曲的数值 与广义相对论的理论预言相当吻合 3 进一步推理 光线在引力场中的弯曲可等效为空间本身被引力弯曲 引力不但影响 而且影响 即时空弯曲 惯性系内观测它的质量m 物体的质量随 的增大而 在低速运动中 质量的变化可以 加速运动 引力 质量 密度 稀少 空间 时间 速度 增大 忽略不计 思考判断 1 物体所含物质的多少会随速度的变化而变化 2 爱因斯坦质能关系式e mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 3 时空弯曲是在引力场或惯性系中产生的 答案 1 2 3 对 两个基本原理 和 两个效应 的理解 要点归纳 1 两个基本原理 1 相对性原理 物理学定律与惯性系的选择无关 2 光速不变原理 不管光源与观察者的相对运动如何 在任一惯性系中的观察者所观测到的真空中的光速都是相等的 2 两个效应 精典示例 例1 多选 一列很长的火车在沿平直车道飞快地匀速行驶 车厢中央有一个光源发出了一个闪光 闪光照到车厢的前壁和后壁 对这两个事件说法正确的是 a 车上的观察者认为两个事件是同时的b 车上的观察者认为光先到达后壁c 地面上的观察者认为两个事件是同时的d 地面上的观察者认为光到达前壁的时刻晚些 解析因为车厢是个惯性系 光向前 后传播的速度相同 光源又在车厢的中央 闪光当然会同时到达前 后两壁 a对 地面上的观察者认为地面是一个惯性系 闪光向前 后传播的速度相对地面也是相同的 但闪光飞向两壁的过程中 车厢向前行进了一段距离 所以向前的光传播的路程长些 到达前壁的时间也就晚些 故d也对 答案ad 理解相对论效应的两点注意 1 时间延缓效应是一种观测效应 不是时钟走快了或走慢了 也不是被观测过程的节奏变化了 2 长度收缩效应也是一种观测效应 不是物体本身发生了收缩 另外 在垂直于运动方向上不会发生收缩效应 针对训练1 在一个飞船上测得船的长度为100m 高度为10m 当飞船以0 60c的速度从你身边经过时 按你的测量 飞船的高度和长度各为多少 答案10m80m 对 相对论 中两个关系的理解 要点归纳 1 质速关系 1 经典物理学的观点经典力学认为物体的质量是物体的固有属性 由物体所含物质的多少决定 与物体所处的时空和运动状态无关 由牛顿第二定律f ma可知 只要物体的受力足够大 作用时间足够长 物体将能加速到光速或超过光速 2 质能关系 1 经典物理学的观点在经典物理学中 质量和能量是两个独立的概念 2 相对论的观点由相对论及基本力学定律可推出质量和能量的关系为e mc2或 e mc2 根据爱因斯坦的质能关系 人们利用重核裂变反应前 后质量亏损释放大量能量发电及制造原子弹 精典示例 例2 如果真空中的光速为c 3 108m s 当一个物体的运动速度为v1 2 4 108m s时 质量为3kg 当它的速度为v2 1 8 108m s时 质量为多少 思路探究 1 在高速运动问题中 物体的质量还是恒定不变的吗 2 相对论中 物体的质量与速度的关系式 m 答案2 25kg 质量和能量的两点注意 1 质量和能量是物质不可分离的属性 2 任何静止质量不为零的物体都贮存