第十五章 相对论简介章末归纳提升教案（人教版选修3-4）

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1、W章末归纳提升第十五章相对论简介-网络构燮^1887年的麦克耳孙——莫雷实验诞生与背景｛爱因斯坦坚信，自然界不存在特殊的惯性、参考系狭义相对论的两个基木假设'不同惯性系中，一切物理定律都是相同的<真空中的光速在不同的惯性参考系中、都是相同的相对论简介5空间的相对性:/=ZoA/l-（7）2相对论简介：时间、I空间的相对性I时间的相对性：”相对论速度变换公式狭义相对论的其他结论｛相对论质量变换公式、质能方程rf广义相对性原理两个基本原理｛等效原理广义相对论简介V〔物质的引力使光线弯曲几个结论｛强引力场附近的时间进

2、对性在经典的物理学上，如果两个事件在一个参考系屮认为是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的；而根据爱因斯坦的两个假设，同时是相对的.2.“长度”的相对性一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止吋的长度小.如果与杆相对静止的人认为杆长是b与杆相对运动的人认为杆长是/,则两者之间的关系2.“时间间隔”的相对性在相对事件发生地运动的参考系中观察，时间进程变慢，相对事件发生地静止的人认为两个事件吋间间隔为△r,相对事件发生地以速度e运动的观察者测得的时间间隔为△》，则两者之间关系为:AT3.时空的相对性时间、空间都跟运动速度相联系，时间、空间是物质的存在形式

3、，时空概念是从物质运动中抽象出来的，而不是独立于物质运动之外的概念，时空是相对的.卜例某列长为100m的火车若分别以0=30m/s和v2=2JXIO8m/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】/o=lOOm当火车以0=30m/s的速度运动时,（叭21--=100X丿30）23X108Jm其长度缩短了△/]=/（）—1=0.5X10当火车以p2=2.7X108m/s的速度运动时,=100XA1-<2.7X10^2I3X108Jm=43・6m其长度缩短rA/2=/（）—/2=56.4m.【答案】0.5X10_12m56.4

4、m•劝他illl练1.离地面6000m的高空大气层中，产生一兀介子以速度p=0.998c飞向地球•假设兀介子在自身参考系中的平均寿命为2X10f8,根据相对论，地球上的观察者判断兀介子能否到达地球？【解析】n介子在自身参考系中的平均寿命△/o=2X10~6s为固有时间,由于时间膨胀效应,地球上观察者测得n介子的寿命为△t=3.16X10-5s.即在地球上的观察者看来，兀介子一生可飞行距离为5=pAr=9473m>6000m.故判断结果为TI介子能够到达地球.1•相对论速度变换公式：况=1+7mo【答案】能到达地球降也A狭义相对论的其他结论LtU2.相对论质

5、量：m3•质能方程：E—m（rAE=Ame2.4.物体运动的动能：77Er=E_Eq=mc~_m（）c^当ec时，Ek=^m（）v2.卜例设想有一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动,此粒子衰变时发射一个电子，电子的速率为0.80c,电子速度的方向与粒子运动方向相同，试求电子相对实验室参考系的速度.【解析】取实验室为S系，运动粒子为£系，则$系相对S系的速度e=0.05c.题中所给的电子速率是电子相对衰变粒子的速率，故0=O.8Oc.根据分析，由速度变换公式可得电子相对S系的速度为"+e=0.82c.UV1+~【答案】0.82c»）3Lillig2•

6、一电子(7/70=9.1x10-31kg)以0.99c的速率运动.问(1)电子的总能量是多大？(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？【解析】(1)由爱因斯坦质能方程得E=mc1=6.5X1()t°kg电子总能量为E=mc2=6.5X1O_3oX(3X108)2J=5.85X10"I3J.(2)电子经典力学的动能为Ek=

7、moz?2何21—日=0.14.电子相对论的动能为Ej=^mv2它们之比为：普【答案】(1)5.85X10'13J(2)0.14