2019-2020年高中物理第6章相对论与天体物理章末小结与测评教学案鲁科版选修3-4

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1、2019-2020年高中物理第6章相对论与天体物理章末小结与测评教学案鲁科版选修3-4狭义相对论狭义相对论的基本原理。(1)狭义相对性原理：物理规律(力学、电磁学、光学)等对于所有惯性系都具有相同的形式。(2)光速不变原理：在任何惯性系中，光在真空中的速度恒为c，与光源的运动和观测者的运动无关。(3)时间的相对性：运动的时钟变慢：Δt＝。(4)长度的相对性：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。公式为l＝l0。(5)相对论的速度叠加：u＝1．设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行，5.0s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞，试问：

2、(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线以避免与彗星碰撞？解析：(1)这是一个相对论速度变换问题。取地球为s系，飞船为s′系，向西为正向，则s系相对s′系的速度v＝0.60c，彗星相对s系的速度ux＝0.80c，由速度变换可得ux′＝＝0.946c即彗星以0.946c的速率向飞船靠近。(2)由时间间隔的相对性有Δt＝＝5.0s解得Δt′＝4.0s答案：(1)0.946c　(2)4.0s广义相对论1．广义相对论的基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系(包括非惯性系)中物理规律都是相同的。(2)等效原理：匀加速参考系中的惯性力场

3、与均匀引力场不可区分。2．广义相对论的时空结构——弯曲时空(1)引力场中，时钟变慢。(2)在与引力垂直的方向上，空间间隔变短，发生了弯曲。2．以下说法中正确的是(　　)A．矮星表面的引力很强B．在引力场弱的地方比引力场强的地方，时钟走得慢些C．在引力场越弱的地方，物体长度越长D．在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移解析：因矮星体积很小，质量却不小，所以矮星表面引力很强，A对；根据广义相对论的结论，引力场越强，时间进程越慢，在垂直引力方向上长度变短，而引力方向上没有这种效应，所以B、C错；在引力场强的地方，光谱线向红端偏移，称为引力红移，D错。答案：A(时间：60分钟　满分：100分)一、选

4、择题(共8小题，每小题6分，共48分，每小题只有一个选项正确。)1．关于相对论的下列说法，正确的是(　　)A．狭义相对论只研究力学规律B．狭义相对论只研究惯性系C．广义相对论的等效原理是指惯性系和非惯性系等效D．强引力可导致光线和空间弯曲是狭义相对论的结论解析：选B　根据狭义相对论和广义相对论的原理知，B项正确。2．如图1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(　　)图1A．同时被照亮　　　　　　B．A先被照亮C．C先被照亮D．无法判断解析：选C　因列车沿AC方向接近光速行

5、驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C先被照亮，答案为C。3．坐在做匀速直线运动的公共汽车上的售票员，观察到车的前、后门是同时关上的，地面上的观察者观察到的是(　　)A．同时关上B．前门先于后门关上C．后门先于前门关上D．不能确定解析：选C　由于车是运动的，后门的光先于前门的光传至观察者，因此地面上的人先看到后门关上。4．假设地面上有一列火车以接近光速的速度运动，其内站着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是(　　)A．这个人瘦但不高B．这个人矮但不胖C．这个人是个瘦高个儿D．这个人是个矮胖子解析：选A　由狭义相对论知在运动方向上长度变短，

6、在垂直运动方向上长度不变，故A项正确。5．A、B两架飞机沿地面上一足球场的长度方向在其上空高速飞过，且vA＞vB，在飞机上的人观察结果正确的是(　　)A．A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大B．A飞机上的人观察到足球场的宽度比B飞机上的人观察到的小C．两飞机上的人观察到足球场的长度相同D．两飞机上的人观察到足球场的宽度相同解析：选D　因为当一个惯性系的速度比较大时，根据l＝l0知，沿飞行方向长度减小，而且速度越大，长度越小，故A、C均错误；而垂直于运动方向上，宽度是不随速度而变化的，因此B错误，D正确。6．设某人在速度为0.5c的飞船上，打开了一个光源，则下列说法正确的

7、是(　　)A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速可能小于cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c解析：选D　根据狭义相对论的基本假设“光速不变原理”可知：真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，所以真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c。7．经典物理学家认为，一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运