2019-2020学年高中物理 素养整合提升15课件 新人教版选修3-4

第十五章相对论简介素养整合提升1素养脉络构建2核心素养提升3触及高考演练素养脉络构建相对论简介相对论的诞生伽利略相对性原理狭义相对论的两个基本假设狭义相对性原理光速不变原理相对论简介时间和空间的相对性“同时”的相对性长度的相对性：l＝l01－vc2时间间隔的相对性：Δt＝Δτ1－vc2相对论的时空观相对论简介狭义相对论的其它结论相对论速度变换公式：u＝u′＋v1＋u′vc2相对论质量：m＝m01－vc2质能方程：E＝mc2相对论简介广义相对论简介两个基本原理广义相对性原理等效原理几个结论物质的引力使光线弯曲强引力场附近的时间进程会变慢核心素养提升狭义相对论问题的求解技巧1．解决“同时”的相对性问题，可从三个方面入手：(1)令观察者静止，判断被观察者因相对运动而引起的位置变化。(2)结合光速不变原理，分析光传播到两个事件所用的时间。(3)光先传播到的事件先发生，光后传播到的事件后发生。2．解决长度的相对性问题，应当注意(1)“动尺缩短”是沿运动方向上的长度比其相对静止时测量的长度要短一些，这种长度收缩并非幻觉，并非看上去短了，它的确变短了，它与物体的具体组成和结构无关，当物体运动的速度越接近光速，这种收缩效应就变得越显著。(2)在具体计算中要明确，长度收缩指的是只在物体运动方向上的长度收缩，在垂直于运动方向上的长度没有变化。3.解决时间间隔的相对性应注意(1)“动钟变慢”是两个不同惯性系进行时间比较的一种效应，不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化。(2)运动时钟变慢完全是相对的，在它们上面的观察者都将发现对方的钟变慢了。(1)一列火车以速度v匀速行驶，车头、车尾各有一盏灯，某时刻路基上的人看见两灯同时亮了，那么车厢中的人看见的情况是什么呢？(2)一张宣传画是边长为5m的正方形，一高速列车以2×108m/s的速度接近此宣传画，在司机看来，这张宣传画是什么样子？(3)远方的一颗星以0.8c的速度离开地球，在地球上测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化，求在此星球上测其闪光周期为多大？解析：(1)由同时的相对性可知车头的灯先亮。(2)l＝l01－vc2＝5×1－2×1083×1082m≈3.7m，在垂直运动方向没有相对性，所以看到的是一张3.7×5m2的宣传画。(3)因为Δt＝Δτ1－vc2，所以Δτ＝Δt·1－vc2，Δt＝5昼夜，v＝0.8c，所以Δτ＝5×1－0.82＝3(昼夜)答案：(1)车头的灯先亮(2)3.7×5m2的画(3)3昼夜触及高考演练相对论部分在新课标地区为选考内容，但作为选修3－4中的一章，有出题的可能性。题型以选择题为主，分值较小，难度也不大。一、高考真题探析(多选)(2017·江苏卷，12B)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有()A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C．地球上的人观测到地球上的钟较快D．地球上的人观测到地球上的钟较慢AC解析：相对论告诉我们，运动的钟会变慢，由于飞船上的人观测飞船上的钟是静止的，观测到地球上的钟是运动的，因此飞船上的人观测到飞船上的钟相对于地球上的钟快，A项正确，B项错误；同样，地球上的人观测到飞船上的钟是运动的，地球上的钟是静止的，因此地球上的人观测到地球上的钟比飞船上的钟快，C项正确，D项错误。二、真题临场练兵1．(2014·全国重点大学自主招生“北约”卷，3)有两个惯性参考系1和2，彼此相对做匀速直线运动，下列叙述正确的是()A．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了B．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变快了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了C．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变快了D．在参考系1看来，2中的所有物理过程都变慢了；在参考系2看来，1中的所有物理过程都变慢了D解析：时间延缓效应与相对运动的方向无关，在相对某参考系运动的参考系看来，原参考系中的时间变长了，运动就变慢了。2．(2016·江苏物理，12B)一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是()A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30mB．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30mC．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c解析：飞船上的观察者相对飞船静止，则他测得的是飞船的静止长度，即为30m，A项错误；地球上的观测者看到飞船是运动的，根据长度的相对性知他看到飞船长度比静止时的长度小，B项正确；根据光速不变原理得飞船上的观测者和地球上的观测者，观测到的光信号速度均为c，C、D项错误。B