2019-2020学年高中物理 第六章 相对论 本章优化总结课件 教科版选修3-4

本章优化总结第六章相对论相对论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；光速不变原理时间和空间的相对性：“同时”的相对性长度的相对性：l＝l01－vc2时间间隔的相对性：Δt＝Δτ1－vc2相对论的时空观狭义相对论的其他结论相对论速度变换公式：u＝u′＋v1＋u′vc2相对论质量：m＝m01－vc2质能方程E＝mc2广义相对论简介：广义相对性原理；等效原理广义相对论的几个结论：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相对论的时空观1.“同时”的相对性：在经典的物理学上，如果两个事件在一个参考系中认为是同时的，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(尺缩效应)：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.如果与杆相对静止的人认为杆长是l0，与杆相对运动的人认为杆长是l，则两者之间的关系为：l＝l01－vc2.3.“时间间隔”的相对性(时间延缓效应)：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时间间隔为Δτ，相对事件发生地以速度v运动的观察者测得的时间间隔为Δt，则两者之间关系为：Δt＝Δτ1－vc2.4.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，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.如图，设惯性系K′相对于惯性系K以匀速v＝c3沿x轴方向运动，在K′系的x′y′平面内静置一长为5m，与x′轴成30°角的杆.试问：在K系中观察到此杆的长度和杆与x轴的夹角为多大？[解析]设杆固有长为l0，在K′系中，x′方向：l0x＝l0cosα′，y′方向：l0y＝l0sinα′，由长度的相对性得x′方向lx＝l0x1－vc2＝l0cosα′1－vc2y′方向：ly＝l0y＝l0sinα′.因此在K系中观测时l＝l2x＋l2y＝l01－vc2cos2α′.tanα＝lylx＝tanα′1－vc2.代入数据解得：l＝4.79m；α＝31.49°可见，长度不但缩短，空间方位也要变化.[答案]4.79m31.49°狭义相对论的其他结论1.相对论速度变换公式：u＝u′＋v1＋u′vc2.2.相对论质量：m＝m01－v2c2.3.质能方程：E＝mc2.4.运动物体的动能：Ek＝E－E0＝m0c211－vc2－1.当v≪c时，Ek＝12mv2.一被加速器加速的电子，其能量为3.00×109eV，试问：(1)这个电子的动质量是其静质量的多少倍？(2)这个电子的速率是多少？(m0＝0.91×10－30kg，c＝3×108m/s)[解析](1)E＝mc2和E0＝m0c2可得电子的动质量m与静质量m0之比为mm0＝EE0＝3.00×109×1.6×10－190.91×10－30×(3×108)2≈5.86×103.(2)由相对论质速关系m＝m01－v2c2可得：v＝1－m0m2cv＝0.999999985c.[答案](1)5.86×103(2)0.999999985c