高中物理 第6章 第1.2节 高速世界 量子世界课件 鲁科版必修2.ppt

课下作业综合提升 第6章 第1 2节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 要点一 要点二 随堂检测归纳小结 要点三 要点四 1 初步了解爱因斯坦相对论建立的背景 知道时间延缓效应 长度收缩效应 质速关系 质能关系和时空弯曲 能解释简单现象 2 了解经典物理学的局限性 知道经典时空观与相对论时空观的关系 3 初步了解普朗克 量子假说 的背景及主要内容 4 初步了解 光量子说 的含义 了解光的微粒说和波动说 知道光具有波粒二象性 5 了解德布罗意的物质波假说及意义 读教材 填要点 一 爱因斯坦的狭义相对论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相同的形式 2 光速不变原理 在一切中 测量到的都一样 惯性参照系 惯性参照系 真空中的光速c 运动 静止 短 运动速度 运动 运动 静止 mc2 mc2 能量 二 广义相对论的时空弯曲 1 爱因斯坦认为加速和引力对轨迹的弯曲是等效的 如果加速能使光线 那么引力也能使光线 2 按照广义相对论 光线在引力场中的弯曲可等效为被引力弯曲了 引力不但影响空间 还影响 此影响可描述为 三 紫外灾难 1 热辐射因物体中的受到激发而发射出的现象 称为热辐射 物体在任何温度下都会发射各种波长的电磁波 弯曲 空间本身 分子 原子 时空弯曲 时间 电磁波 弯曲 2 黑体一个能热辐射而热辐射的物体 它是物理学家为了研究热辐射的规律而设想的一个 3 紫外灾难 1 实验曲线人们发现 黑体的单色辐出度与黑体的辐射波和有关 并得出了黑体的单色辐出度与辐射波波长 m 之间关系的实验曲线 2 紫外灾难在推导符合实验曲线的公式时 发现结果与实验曲线 这个与实验不符的结果出现在区 完全吸收 不反射 理想模型 波长 温度 温度t k 不符 紫外 辐射 吸收 整数倍 n 量子 h 2 量子化本质是 在里 量子化或不连续性是明显的 微观物质系统的存在是量子化的 物质之间传递的是量子化的 物体的及其也是量子化的 五 物质的波粒二象性1 光的本质光具有 它在一定条件下 突出地表现出 实质是不连续性 而在另一些条件下 又突出地表现出 不连续性 微观世界 相互作用量 状态 变化 微粒性 波粒二象性 波动性 2 物质波物理学家德布罗意进一步提出了理论 根据这一理论 每个物质粒子都伴随着 这种波被称为物质波 又称为 戴维孙 革末及汤姆孙的实验证实了物质波的存在 3 结论光与静止质量不为零的物质都具有 物质波 一种波 概率波 电子衍射 波粒二象性 试身手 夯基础 1 设某人在以速度为0 5c的飞船上打开一个光源 则飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为 飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为 解析 根据光速不变原理 两个观察者测得的光速都为c 答案 c 2 假设甲在接近光速的火车上看地面上乙手中沿火车前进方向放置的尺 同时地面上的乙看甲手中沿火车前进方向放置的相同的尺 则下列说法中正确的是 a 甲看到乙手中的尺长度比自己手中的尺长度大b 甲看到乙手中的尺长度和自己手中的尺长度相等c 乙看到甲手中的尺长度比自己手中的尺长度大d 乙看到甲手中的尺长度比自己手中的尺长度小 答案 d 3 下列叙述错误的是 a 一切物体都在辐射电磁波b 一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关c 黑体的单色辐出度与黑体的辐射波波长和温度有关d 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析 根据热辐射的定义知a正确 根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外 还与材料和表面状况有关 而黑体辐射与辐射波长和黑体的温度有关 故b错误 c正确 根据黑体的定义知d正确 答案 b 4 下列说法中正确的是 a 物质波属于机械波b 只有像电子 质子 中子这样的微观粒子才具有波动性c 德布罗意认为 任何一个运动着的物体 小到电子 质子 大到行星 太阳都有一种波和它对应 这种波叫物质波d 宏观物体运动时 看不到它的衍射或干涉现象 所以宏观物体运动时不具有波动性解析 物质波是一切运动着的物体所具有的波 与机械波性质不同 宏观物体也具有波动性 只是波长太短 干涉 衍射现象极不明显 看不出来 故c正确 答案 c 5 1905年爱因斯坦提出了狭义相对论 狭义相对论是以两条基本假设为前提的 这两条基本假设是 a 同时的绝对性与同时的相对性b 运动的时钟变慢与运动的尺子缩短c 时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性d 相对性原理与光速不变原理解析 狭义相对论的两个基本假设是相对性原理和光速不变原理 选项d正确 答案 d 6 下列关于光的波粒二象性的说法中 正确的是 a 有的光是波 有的光是粒子b 光子与电子是同样的一种粒子c 光的波长越长 其波动性越显著 波长越短 其粒子性越显著d 大量光子的行为往往显示出粒子性解析 光具有波粒二象性 大量光子的行为往往显示出波动性 少数光子表现为粒子性 a d错误 光子与电子是不同的粒子 电子是实物粒子 而光子是电磁波 b错误 光的波长越长 其波动性越显著 波长越短 其粒子性越显著 c正确 答案 c 时间延缓效应和长度收缩效应的理解 例1 a b c是三个完全相同的时钟 a放在地面上 b c分别放在两个火箭上 以速度vb和vc朝同一方向飞行 vb vc 地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢 哪个走得最快 审题指导 解答此题时应注意以下两点 1 注意时间和速度关系式中两个时间的意义 2 时间间隔越小表示该钟越慢 答案 c钟走的最慢 a钟走的最快 应用时间延缓效应的公式解答问题时 一定要注意该式反映的是在两个不同的惯性参照系中观测同一个事件的时间间隔与运动速度的关系 而不是时刻与速度之间的关系 质速关系和质能关系的理解 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 与物体所在的位置 时间和运动的状态等均无任何关系 由牛顿第二定律f ma可知 物体将匀加速至光速 甚至超过光速 但这是不可能的 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 由爱因斯坦的相对论及基本力学定律可推出质量和能量具有如下关系 e mc2或 e mc2 名师点睛 1 任何质量m都对应着一定的能量mc2 即任何静止的质量不为零的物体 都贮存着巨大的能量 2 质量和能量是物质不可分离的属性 3 核能的发现和利用让爱因斯坦的质能关系得到了验证 2 一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车 若摩托车被加速到接近光速 有轨电车被加速到 如果乘坐在有轨电车中的乘客对两车的质量进行测量 以下说法中正确的是 a 有轨电车的质量增加b 摩托车的质量增加c 两车的质量都增加d 两车的质量都不增加 思路点拨 根据运动的相对性和质速关系判断质量的变化 解析 由于乘客在有轨电车上 所以感觉到有轨电车是静止的 摩托车以接近光速运动 在有轨电车上的乘客也会感觉到摩托车的速度接近光速 根据相对论质速关系式可知 乘客感觉到摩托车的质量在增加 有轨电车的质量不变 所以a c d均错 b正确 答案 b 被选作参照物的物体 不会出现相对论效应 如何理解量子化假设 名师点睛 在宏观世界中 量子化现象几乎显示不出来 因此它的状态变化是连续的 由于在微观世界中主要特征是量子化的 因此在宏观世界中总结出来的规律不能适用于微观世界 答案 9 95 10 5nm 应用光子的能量计算式 h 求解相关量时 式中各量的单位都要用国际单位制中的单位 如何理解波粒二象性 1 大量光子产生的效果显示出波动性 个别光子产生的效果显示出粒子性 2 光子和电子 质子等实物粒子一样 具有能量 和其他物质相互作用时 粒子性起主导作用 在光的传播过程中 光子在空间各点出现的可能性的大小 概率 由波动性起主导作用 因此称光波为概率波 3 光子的能量与其对应的频率成正比 而频率是波动性特征的物理量 因此 h 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系 物质的波粒二象性在实践中的应用电子显微镜的水平分辨率为0 2nm 垂直分辨率为0 1nm 达到了原子尺度 如利用铁原子排成原子围栏 名师点睛 1 微观粒子具有明显的波动性 宏观物质也具有波动性 但极不明显 2 光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律 不可把光当成宏观概念中的波和粒子 光在传播过程中往往显示波动性 在与物质作用时显示粒子性 4 下列关于物质波的认识 正确的是 任何一个物体都有一种波和它对应 这就是物质波 x光的衍射证实了物质波的假设是正确的 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的 物质波是一种概率波a b c d 思路点拨 波动性的实质在于对微观物体状态及运动描述的不确定性 不能把物质波理解为经典的机械波和电磁波 解析 由德布罗意波的定义可知 任何一个运动的物体都有一种波与它对应 德布罗意波 即物质波 是一种概率波 电子的运动是绝对的 电子的衍射证实了物质波的存在 故 对 答案 d 正确地理解德布罗意波是解