新课标2012届高考物理总复习配套课件14-2课时2 相对论简介.ppt

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1、高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理课时课时2相对论简介相对论简介高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理知识点一知识点一狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设知识回顾知识回顾1经典相对性原理经典相对性原理(1)惯惯性性系系：如如果果牛牛顿顿运运动动定定律律在在某某个个参参考考系系中中成成立立，这这个个参参考考系系叫叫做做惯惯性性系系，相相对对一一个个惯惯性性系系做做匀匀速速直直线线运运动动的的另另一一个个参参考考系系也也是是惯惯性系性系(2)伽利略相伽利略相对对性原理：力学性原理：力学规规律在任何律

2、在任何惯惯性系中都是性系中都是 相同的相同的高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理2狭义相对论的两个基本假设狭义相对论的两个基本假设(1)爱爱因因斯斯坦坦相相对对性性原原理理：在在不不同同的的惯惯性性参参考考系系中中，一一切切物物理理规规律律都是都是(2)光速不光速不变变原理：真空中的光速在不同的原理：真空中的光速在不同的惯惯性参考系中都是性参考系中都是 相同的相同的相同相同的的高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理要点深化要点深化1惯性系和非惯性系的区别惯性系和非惯性系的区别牛牛顿顿运运动动定定律律能

3、能够够成成立立的的参参考考系系叫叫惯惯性性系系，匀匀速速运运动动的的汽汽车车、轮轮船船等等作作为为参参考考系系就就是是惯惯性性系系牛牛顿顿运运动动定定律律不不成成立立的的参参考考系系称称为为非非惯惯性性系系例例如如我我们们坐坐在在加加速速的的车车厢厢里里，以以车车厢厢为为参参考考系系观观察察路路边边的的树树木木房房屋屋向向后后方方加加速速运运动动，根根据据牛牛顿顿运运动动定定律律，房房屋屋树树木木应应该该受受到到不不为为零零的的合合外外力力作作用用，但但事事实实上上没没有有，也也就就是是牛牛顿顿运运动动定定律律不不成成立立这这里里加加速的速的车厢车厢就是非就是非惯惯性系性系高三总复习高三总复习

4、高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理2伽利略相对性原理的其他表述：伽利略相对性原理的其他表述：(1)在在一一个个惯惯性性参参考考系系内内进进行行任任何何力力学学实实验验都都不不能能判判断断它它是是否否在在相相对对于另一个于另一个惯惯性参考系做匀速直性参考系做匀速直线线运运动动(2)任何任何惯惯性系都是平性系都是平权权的的高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理3光速是极限速度光速是极限速度根根据据麦麦克克斯斯韦韦的的电电磁磁场场理理论论可可以以直直接接得得到到真真空空中中电电磁磁波波的的速速度度是是光光速速c.那那么么此此

5、速速度度相相对对于于哪哪个个参参考考系系？如如果果它它相相对对于于参参考考系系S是是正正确确的的，另另外外还还有有一一个个参参考考系系S，S相相对对于于S以以速速度度v运运动动，若若依依据据速速度度合合成成法法则则，光光相相对对于于S的的速速度度应应是是cv，或或者者是是cv，而而不不是是c，若若是是cv，这这不不是是就就存存在在“超超光光速速”了了？事事实实上上由由相相对对论论可可知知，光光速速为为极极限限速速度度，是是不不变变的，因此伽利略速度合成法的，因此伽利略速度合成法则则在在这这里是不适用的里是不适用的高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物

6、理基础自测基础自测(2010北北京京高高考考)属属于于狭狭义义相相对对论论基基本本假假设设的的是是：在在不不同同的的惯惯性系中性系中()A真空中光速不真空中光速不变变B时间间时间间隔具有相隔具有相对对性性C物体的物体的质质量不量不变变 D物体的能量与物体的能量与质质量成正比量成正比解析：解析：由爱因斯坦狭义相对论基本假设可知选项由爱因斯坦狭义相对论基本假设可知选项A正确正确答案：答案：A高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理知识点二知识点二狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观知识回顾知识回顾1时间的相对性时间的相对性(1)同同时时的的相相对对性性：

7、在在一一个个惯惯性性参参考考系系中中“同同时时”发发生生的的两两个个事事件件，在另一个在另一个惯惯性参考系中可能是不同性参考系中可能是不同时时的，即同的，即同时时是相是相对对的的(2)时时间间间间隔隔的的相相对对性性：当当从从地地面面观观察察以以速速度度v前前进进的的火火车车时时，车车上上的的时时间间进进程程变变慢慢了了，不不仅仅时时间间变变慢慢了了，物物理理、化化学学过过程程和和生生命命的的过过程都程都变变慢了慢了这这称称为时间为时间膨膨胀胀高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理2空间的相对性空间的相对性(1)长长度度的的相相对对性性：相相对对地

8、地面面以以速速度度v运运动动的的物物体体，从从地地面面上上看看，沿着运沿着运动动方向上的方向上的长长度度变变短了，速度越大，短了，速度越大，变变短的越多短的越多高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理要点深化要点深化1经典物理学时空观与相对论时空观的区别经典物理学时空观与相对论时空观的区别经经典典物物理理学学认认为为空空间间和和时时间间是是脱脱离离物物质质而而存存在在的的，是是绝绝对对的的，空空间间与与时时间间之之间间是是没没有有联联系系的的而而相相对对论论则则认认为

9、为空空间间和和时时间间与与物物质质的的运运动动状状态态有有关关在在一一个个确确定定的的参参考考系系中中观观察察，运运动动物物体体的的长长度度(空空间间距距离离)和和物物理理过过程程的的快快慢慢(时时间间进进程程)都都跟跟物物体体的的运运动动状状态态有有关关相相对对论论更更具具有有普遍性，普遍性，经经典物理学典物理学时时空空观观是相是相对论对论在低速运在低速运动时动时的特例的特例高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理2“同时同时”的相对性理解的相对性理解狭狭义义相相对对论论的的时时空空观观认认为为：同同时时是是相相对对的的，即即在在一一个个惯惯性性系

10、系中中不不同同地地点点同同时时发发生生的的两两个个事事件件，在在另另一一个个惯惯性性系系中中不不一一定定是是同同时时的的用用爱爱因斯坦列因斯坦列车车加以加以说说明：明：如如图图1所所示示，火火车车以以v匀匀速速直直线线运运动动，车车厢厢中中央央有有一一闪闪光光灯灯发发出出光光信信号号，光光信信号号到到车车厢厢前前壁壁为为事事件件1，到到后后壁壁为为事事件件2；地地面面为为S系系，列列车车为为S系系图图1高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理在在S系系中中，A以以速速度度v向向光光接接近近，B以以速速度度v离离开开光光，事事件件1与与事事件件2同同时

11、发时发生生在在S系系中中，光光信信号号相相对对车车厢厢的的速速度度v1cv，v2cv，事事件件1与与事事件件2不不是是同同时时发发生生即即S系系中中同同时时发发生生的的两两个个事事件件，在在S系系中中观观察察却却不是同不是同时发时发生的因此，生的因此，“同同时时”具有相具有相对对性性高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理(1)观观察运察运动动的物体其的物体其长长度要收度要收缩缩，收，收缩缩只出只出现现在运在运动动方向方向固有固有长长度度值值最大如最大如图图2所示所示

12、图图2高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理(2)低速空低速空间间相相对论对论效效应应可忽略可忽略(3)长长度度收收缩缩是是相相对对的的，K系系认认为为静静止止在在K系系中中的的尺尺收收缩缩，反反之之，K系系认为认为静止在静止在K系中的尺收系中的尺收缩缩高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理基础自测基础自测长长度度测测量量与与被被测测物物体体相相对对于于观观察察者者的的运运动动有有关关，物物体体在在运运动动方方向向长长度度缩缩短短了了一一艘艘宇宇宙宙飞飞船船的的船船身身长长度度为为L090 m，相相对对

13、地地面面以以u0.8c的速度在一的速度在一观测观测站的上空站的上空飞过飞过(1)观测观测站站测测得得飞飞船的船身通船的船身通过观测过观测站的站的时间间时间间隔是多少？隔是多少？(2)宇航宇航员测员测得船身通得船身通过观测过观测站的站的时间间时间间隔是多少？隔是多少？高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理答案：答案：(1)2.25107 s(2)3.75107 s高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高

14、三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理答案：答案：AD高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理题型一题型一狭义相对性原理的应用狭义相对性原理的应用例例1如如图图3所所示示，设设惯惯性性系系K相相对对于于惯惯性性系系K以以匀匀速速vc/3沿沿x轴轴方方向向运运动动在在K系系的的xy平平面面内内静静止止一一长长为为5 m、并并与与x轴轴成成30角角的的杆杆试问试问：在：在K系中系中观观察到此杆的察到此杆的长长度和杆与度和杆与x轴轴的的夹夹角角为为多大？多大？图图3 图图4高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版

15、人教版 物理物理物理物理解析解析如图如图4.在在K系系中中，杆杆在在x、y轴轴上上的的投投影影Lx、Ly分分别别为为LxL cos，LyL sin.式式中中，L为为K系系中中测测得得的的杆杆长长，即即固固有有长长度度；为为杆杆与与x轴轴的的夹夹角角由由于于K和和K系系仅仅在在x轴轴方方向向有有相相对对运运动动，故故在在K系系中中，杆杆在在x轴轴方方向向的的投影投影Lx有收缩，而在有收缩，而在y轴方向的投影轴方向的投影Ly则没有变化即则没有变化即高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版

16、物理物理物理物理在以上两式中，代入题给的数据，我们不难算出在以上两式中，代入题给的数据，我们不难算出L4.79 m，31.48.即即在在K系系中中观观察察到到这这根根高高速速运运动动的的杆杆长长，长长度度要要缩缩短短，空空间间方方位位也会改变也会改变高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理变变式式11惯惯性性系系S中中有有一一边边长长为为l的的正正方方形形(如如图图5所所示示)，从从相相对对S系沿系沿x方向以接近光速匀速方向以接近光速匀速飞飞行的行的飞飞行器上行器上测

17、测得得该该正方形的正方形的图图象是象是()图图5高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理解解析析：由由相相对对论论知知识识可可知知，沿沿运运动动方方向向，物物体体的的长长度度将将变变短短，而而其他方向物体长度不会发生变化，因此，其他方向物体长度不会发生变化，因此，C正确，正确，ABD错误错误答案：答案：C高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理题型二题型二质速关系的应用质速关系的应用例例2两两个个电电子子相相向向运运动动每每个个电电子子对对于于实实验验室室的的速速度度都都是是0.8c，它它们们的的相相对对速

18、速度度是是多多少少？在在实实验验室室中中观观测测，每每个个电电子子的的质质量量是是多多少少？计计算算结结果中的光速果中的光速c和和电电子的静止子的静止质质量量m不必代入数不必代入数值值高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理解解析析设设在在实实验验室室中中观观察察，甲甲电电子子向向右右运运动动，乙乙电电子子向向左左运运动动若若以以乙乙电电子子为为“静静止止”参参考考系系，即即O系系，实实验验室室(记记为为O系系)就就以以0.8c的的速速度度向向右右运运动动O系系相相对对于于O系系速速度度u0.8c(如如图图6)甲甲电电子子相相对对于于O系的速度为系的

19、速度为u0.8c.图图6高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理变变式式21一一粒粒子子以以0.05c的的速速率率相相对对实实验验室室参参考考系系运运动动此此粒粒子子衰衰变变时时发发射射一一个个电电子子，电电子子相相对对于于粒粒子子的的速速度度为为0.8c，电电子子的的衰衰变变方方向向与粒子运与粒子运动动方向相同求方向相同求电电子相子相对对于于实验实验室参考系的速度室参考系的速度高三总

20、复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理 答案：答案：0.817c高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理题型三题型三质能方程的应用质能方程的应用例例3联联合合国国将将2005年年定定为为“国国际际物物理理年年”，以以纪纪念念爱爱因因斯斯坦坦对对物物理理学学的的巨巨大大贡贡献献对对于于爱爱因因斯斯坦坦提提出出的的质质能能方方程程Emc2，以以下下看看法法中中正确的是正确的是()AEmc2表明物体具有的能量与其表明物体具有的能量与其质质量成正比量成正比BEmc2中的中的E表示表示发发生核反生核反应过应过程中程中释释

21、放的核能放的核能C根据根据Emc2可以可以计计算核反算核反应应中中释释放的核能放的核能DEmc2表示表示发发生的生的质质量量亏亏损损m转变为转变为能量能量E释释放出来放出来高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理解解析析爱爱因因斯斯坦坦质质能能方方程程Emc2表表明明物物体体具具有有的的总总能能量量与与它它的的质质量量之之间间存存在在正正比比关关系系，并并不不是是指指核核反反应应过过程程中中释释放放的的核核能能，故故选选项项B错错误误Emc2中中的的m不不一一定定是是指指质质量量亏亏损损，也也可可能能是是增增加加的的质质量量，它描述的是它描述的是m与

22、与E的对应关系故选项的对应关系故选项D错误错误答案答案AC高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理题后反思题后反思在在核核反反应应中中亏亏损损的的质质量量与与释释放放的的能能量量之之间间存存在在着着Emc2的的对对应应关关系系，质质能能方方程程Emc2表表明明物物体体具具有有的的总总能能量量与与它它的的质质量量之之间间存存在在正正比比关关系系，并并不不是是指指核核反反应应过过程程中中释释放放的的核核能能，也也并并不不能能说说明明质质量量与与能能量之间可以相互转化，仅说明质量与能量之间存在着一种对应关系量之间可以相互转化，仅说明质量与能量之间存在着一种

23、对应关系高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理变变式式31一一个个轴轴核核衰衰变变为为钍钍核核时时释释放放出出一一个个粒粒子子，已已知知轴轴核核的的质质量量为为3.8531311025 kg，钍钍核核的的质质量量为为3.7865671025 kg，粒粒子子的的质质量量为为6.646721027 kg，在在这这个个衰衰变变过过程程中中释释放放出出的的能能量量等等于于_J(保留两位有效数字保留两位有效数字)解析：解析：设核反应前的质量和能量分别为设核反应前的质量和能量分别为m1、E1，则：，则：E1m1c2，设核反应后的质量和能量分别为设核反应后的质量

24、和能量分别为m2、E2，则：，则：E2m2c2，两两式式相相减减得得：Emc2mU(mThm)c23.853131(3.7865670.0664672)1025(3108)2 J8.71013 J.答案：答案：8.71013高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理C当当物物体体以以较较小小的的速速度度运运动动时时，质质量量变变化化十十分分微微弱弱，经经典典力力学学理理论论仍仍然然适适用用，只只有有当当物物体体以以接接近近光光速速运运动动时时，质质量量变变化化才才明明显

25、显，故故经经典力学适用于低速运典力学适用于低速运动动，而不适用于高速运，而不适用于高速运动动D通通常常由由于于物物体体的的速速度度太太小小，质质量量的的变变化化引引不不起起我我们们的的感感觉觉，在分析地球上物体的运在分析地球上物体的运动时动时，不必考，不必考虑质虑质量量变变化化解解析析：公公式式中中的的m0是是物物体体的的静静止止质质量量；在在v远远小小于于光光速速时时，经经典典力学依然成立，故选项力学依然成立，故选项A、B错而错而C、D对对答案：答案：CD高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理2在狭在狭义义相相对论对论中，下列中，下列说说法中哪些

26、是正确的法中哪些是正确的()一切运一切运动动物体相物体相对对于于观观察者的速度都不能大于真空中的光速察者的速度都不能大于真空中的光速质质量量、长长度度、时时间间的的测测量量结结果果都都是是随随物物体体与与观观察察者者的的相相对对状状态态而改而改变变惯惯性性系系中中的的观观察察者者观观察察一一个个与与他他做做匀匀速速相相对对运运动动的的时时钟钟时时，会会看到看到这这个个时钟时钟比与他相比与他相对对静止的静止的时钟时钟走得慢些走得慢些A是正确的是正确的B是正确的是正确的C是正确的是正确的 D是正确的是正确的高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理解析：解

27、析：由爱因斯坦狭义相对论可知，由爱因斯坦狭义相对论可知，说法均对，故选说法均对，故选C.答案：答案：C高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理3对对相相对论对论的基本的基本认识认识，下列，下列说说法正确的是法正确的是()A相相对论认为对论认为：真空中的光速在不同：真空中的光速在不同惯惯性参照系中都是相同的性参照系中都是相同的B爱爱因斯坦通因斯坦通过质过质能方程能方程阐阐明了明了质质量就是能量量就是能量C在在高高速速运运动动的的飞飞船船中中的的宇宇航航员员会会发发现现飞飞船船中中的的钟钟走走得得比比地地球球上快上快D我我们发现竖们发现竖直向上高速运直向

28、上高速运动动的球在水平方向上的球在水平方向上变变扁了扁了解析：解析：本题考查相对论的基本原理本题考查相对论的基本原理答案：答案：A高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理4A、B、C是是三三个个完完全全相相同同的的时时钟钟，A放放在在地地面面上上，B、C分分别别放放在在两两个个高高速速运运动动的的火火箭箭上上，B、C两两火火箭箭朝朝同同一一方方向向飞飞行行，速速度度分分别别为为vB、vC，vBvC，地地面面的的观观察察者者认认为为三三个个时时钟钟中中走走得得最最慢慢的的是是_，走得最快的是，走得最快的是_(只填代号只填代号)解解析析：由由爱爱因因斯斯坦坦相相对对论论可可知知，运运动动的的时时钟钟变变慢慢，故故C走走得得最最慢慢，A走得最快走得最快答案：答案：CA高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理5在在地地面面上上有有一一长长100 m的的跑跑道道，运运动动员员从从起起点点跑跑到到终终点点，用用时时10 s，现现从以从以0.8c的速度沿跑道向前的速度沿跑道向前飞飞行的行的飞飞船中船中观观察，跑道有多察，跑道有多长长？答案：答案：60 m高三总复习高三总复习高三总复习高三总复习 人教版人教版人教版人教版 物理物理物理物理