【精选】教科版高中物理必修二5.15.2《经典力学的成就与局限性 了解相对论(选学)》word学案-物理知识点总结

高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 第五章 经典力学的成就与局限性 第 1 节 经典力学的成就与局限性 第 2 节 了解相对论(选学) [导学目标] 1.初步了解高速世界的两个基本原理.2.知道相对论对人类认识世界的影响,了解时 间延缓效应和长度收缩效应,速质关系和质能关系及时空弯曲. 1.高速世界的两个基本原理 (1)相对性原理:在不同惯性系中,__________都是相同的. 相对性原理表明,在某个惯性系中,描述某个物理系统的某个物理过程的物理定律,在其他一 切惯性系中对该系统过程作出描述的物理定律皆保持形式不变. (2)光速不变原理:不管在哪个________中,测得的真空中的______都相同. 光速不变原理表明,在一切惯性系中观测在真空中传播的同一束光,不论沿任何方向,其速度 大小都为 c,与光源或观察者的运动无关. 2.时间延缓效应 时钟相对于观察者静止时,走得快;相对于观察者运动时,观察者会看到它______了,运动速 度越快,效果越明显.即运动着的______要变慢.这个效应叫做时间延缓效应,时间延缓效应也称 作时间膨胀. 3.长度收缩效应 一个物体相对于观察者静止时,它的长度测量值最大;相对于观察者运动时,观察者在运动方 向上观测,它的长度要______,速度越大,缩得越短,即运动着的尺子要______.这种观测效应称 为长度收缩效应(或运动尺子缩短). 4.质速关系 在经典力学中,物体的质量与物体的______无关.但在相对论中,运动物体的质量随其______ 的变化而变化. 由质速关系可以看出,当物体(一般是粒子)的速度很大时,其运动时的质量明显大于静止时的 质量.对于低速运动的物体,质量的变化完全可以忽略不计. 一、从低速到高速 1.低速 通常所见物体的运动皆为低速运动,如行驶的汽车、发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等. 2.高速 所谓高速,就是指物体运动的速度接近于真空中的光速,即 c=3×108 m/s. 3.两个假设 在经典力学中,v 船岸=v 船水+v 水岸成立,但在两个不同参考系中,爱因斯坦认为该式不成 立.1905 年,爱因斯坦提出了两条基本假设(狭义相对论的基础). 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.速度对质量的影响 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 物体的质量随着运动速度的增大而增大.m= m0 v2 1- 2 c ,当 时,m≈m0. 5.速度对时间的影响 在静止参考系中的同一地点,经时间 t0 先后发生的两个事件,则在另一个以速度 v 匀速运动的 参考系中测量时,发生这两个事件的时间间隔 t 不等于 t0,而与速度 v 有关.v 越接近 c,t 与 t0 相 差越大.这一点同学们只要初步了解即可. 6.速度对空间的影响 在静止参考系中,物体从 A 点运动到 B 点的位移为 L0,而在另一以速度 v 匀速运动的参考系 中测量时,这个物体运动的位移为 L,它不等于 L0.v 越接近 c,L 与 L0 相差越大.这一点也只要求 同学们初步了解即可. 7.经典力学的时空观 时间和空间互不相干,它们的存在和测量均与物体的运动状态没有关系. 经典力学适用于做低速运动的物体. 例 1 在粒子对撞机中,有一个电子经过高压加速,速度达到光速的 0.5 倍.试求此时电子的 质量变为静止时的多少倍? 二、从宏观世界到微观世界 (1)宏观世界物体的运动特点 物体具有确定的运动轨迹,根据质点的运动规律,应用牛顿力学可以准确地预测质点在某时刻 的位置. (2)微观世界粒子的运动特点 就单个粒子来说,运动没有确定的运动轨迹,微观粒子既有粒子性,又有波动性. 经典力学适用于宏观物体. 例 2 经典力学不能适合于下列哪些运动( ) A.火箭的发射 B.宇宙飞船绕地球的运动 C.“勇气号”宇宙探测器 D.微观粒子的波动性 三、从弱引力到强引力 1.弱引力与强引力 ①每一个天体都有一个引力半径,其大小由天体的质量决定. ②当天体间的距离远大于引力半径时,它们之间的引力就属于弱引力. ③当天体间的距离远小于引力半径时,它们之间的引力就属于强引力. ④“引力半径”是爱因斯坦引力理论中天体间引力趋于无穷大时对应的天体(被压缩后)半径. 2.经典力学计算的行星轨道与行星实际轨道的矛盾 按牛顿的万有引力理论,行星应该沿着一些椭圆或圆做周期性运动,而天文观测表明,行星的 轨道并不是严格闭合的,它们的近日点在不断地旋进,如水星的运动.实际观测到的水星的运动情 况与爱因斯坦广义相对论的计算结果吻合得很好. 在弱引力的情况下,牛顿引力理论适用;在强引力的情况下,牛顿引力理论不再适用. 总结:时空是对物质的存在及运动的描述.其中,时间描述物质运动的持续性,空间描述物质 存在的广延性. 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 高中数学、数学课件、高中数学教案、数学试卷试题、数学知识点总结 ①经典力学的时空观认为时间就其本质而言,是永远均匀地流逝,与任何外界无关.空间就其 本质而言是与任何外界事物无关的,它从不运动,并且永远不变.也称为绝对时空观. ②相对论时空观认为时间和空间是相互联系、相互影响的,并且与物质的存在及运动密切相 关.例如: a.运动的时钟变慢; b.运动的尺子变短; c.物体的质量随速度的增大而增大. m0 经过严格的证明,物体有静止质量 m0 和运动的质量 m,它们之间有如下关系:m= v 1-? ?2 c 从上式可以看出,当物体(一般是粒子)的速度很大时,其运动时的质量明显大于静止时的质 量. 例3 图1 地面上 A、B 两个事件同时发生.如图 1 所示,对于坐在火箭上沿两个事件发生地点 AB 连线 飞行的人来说,哪个事件先发生?

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