2019-2020学年高中物理 第十五章 相对论简介 章末优化总结课件 新人教版选修3-4

章末优化总结01核心素养规律归纳02热点素养分类聚焦章末过关检测核心素养构建物理观念：狭义相对论、经典时空观、相对论时空观、相对论质量、广义相对论科学思维：(1)相对性原理(2)相对论速度变换公式(3)质能方程科学态度与责任：(1)相对论的建立对人类认识世界的影响(2)广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据规律总结归纳1.惯性系：牛顿运动定律能够成立的参考系．相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系．2.伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的．3.狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．4.“同时”的相对性：“同时”具有相对性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察不一定是同时的．5.“长度”的相对性：“长度”也具有相对性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小l＝l01－vc2.6.时间间隔的相对性：某两个事件，在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔是不同的．高速运动的参考系中观察同样两事件的时间间隔，则它们的关系是Δt＝Δτ1－vc2.7.相对论速度变换公式：u＝u′＋v1＋u′vc2.8.相对论质量：m＝m01－vc2.9.质能方程：E＝mc2.10.广义相对性原理和等效原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的．(2)等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．11.广义相对论的几个结论(1)光线经过强引力场发生弯曲．(2)引力红移：引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现了差别，而使矮星表面原子发光频率偏低.素养1物理观念——相对论的基本概念的形成、提炼及升华[典例1]对相对论的基本认识，下列说法正确的是()A．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B．爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快D．我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了[解析]爱因斯坦的质能方程阐明了质量和能量的相互联系，质量和能量是物体存在的两种形式，质量和能量是不同的概念．再由相对论的基本原理可知，选项A正确．[答案]A1．爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系．关于质能方程，下列说法正确的是()A．质量和能量可以相互转化B．当物体向外释放能量时，其质量必定减小，且减小的质量Δm与释放的能量ΔE满足ΔE＝Δmc2C．如果物体的能量增加了ΔE，那么它的质量相应减小Δm，并且ΔE＝Δmc2D．mc2是物体能够放出能量的总和[解析]由质能方程可知，质量和能量之间存在一定的对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量和质量是两个不同的概念，只有在核反应过程中，质量的减少对应着能量的释放，故B正确．[答案]B素养2科学思维——相对论中数学方法的应用[典例2]设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．[解析]宇宙射线粒子在静止时的能量为E0＝m0c2，运动时的能量为E＝mc2所以k＝EE0＝mm0m＝km0①而相对论中的质量m＝m01－vc2②由①②两式解得vc＝k2－1k.[答案]kk2－1k2．根据爱因斯坦的理论，一把米尺，在它与观察者有不同相对速度的情况下，米尺长度是不同的，它们之间的关系如图所示，由此可知，当米尺和观察者的相对速度达到0.8c(c为光速)时，米尺长度大约是多少米？在日常生活中，我们无法察觉到米尺长度变化的现象，是什么原因？解析：由题图可以对应看出，米尺的长度大约为0.6m，在日常生活中，我们无法观察到米尺长度变化的现象，是因为观察者相对于米尺的运动速度太小的缘故．答案：0.6观察者相对于米尺的运动速度太小素养3科学态度与责任——相对论的建立对人类认识世界的影响[典例3](多选)下列说法中正确的是()A．物质的引力使光线弯曲B．光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用C．在强引力的星球附近，时间进程会变慢D．广义相对论可以解释引力红移现象[解析]从广义相对论的两个基本假设可以得出：物质的引力使光线弯曲；引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别，如在矮星表面的引力很强，那里的时间进程变慢，从而导致引力红移，所以正确的选项为A、C、D.[答案]ACD3．在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光()A．经太阳时发生了衍射B．可以穿透太阳及其他障碍物C．在太阳引力场作用下发生了弯曲D．经过太阳外的大气层时发生了折射解析：根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，A、B、D均错．答案：C