粤教版高中物理选修3-4第五章相对论复习课件.ppt

第五章 相对论 复习课件 专题一　狭义相对论的基本假设 对于狭义相对论的相对性原理来说，物理规律对惯性系来说都是相同的，但是光速是不变的。由于光速是不变的，造成了与经典理论一些不同的结论。这些结论在低速的世界里是不易搞清的，但从天体的物理现象中却得到了证实。 【例1】 （多选）下列说法正确的是(　　) A.在以1/1000c竖直方向升空的火箭上向前发出的光对地速度一定比c大 B.在以1/1000c竖直方向升空的火箭上向前发出的光对地速度一定比c小 C.在以1/1000c竖直方向升空的火箭上水平方向发出的光对地速度为c D.在以1/1000c竖直方向升空的火箭上向任一方向发出的光对地速度都为c 解析：根据狭义相对论的基本假设——光速不变原理可知：真空中的光速相对于火箭的速度为c，相对于地面的速度也为c，对不同的惯性系是相同的，因而C、D正确，A、B错误。故正确选项为C、D。 答案：CD 迁移训练1 考虑几个问题： （1）如图所示，参考系O相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？ （2）参考系O相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？ （3）参考系O相对于参考系O以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？ 答案：三种情况都是c。 解析：根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c，第二种情况应是c+v，第三种情况应是c-v，此种解法是不对的，而根据狭义相对论理论知，光速是不变的，都应是c。 迁移训练2 一个电子被电压为106V的电场加速后，其质量为多少？速率为多少？ 解析：电子被加速后的动能为： Ek=eU=1.6×10-19×106J=1.6×10-13J 又Ek=mc2-m0c2 答案：2.69×10-30kg　0.94c 迁移训练3 一观察者测出电子质量为2m0，其中m0为电子的静止质量，求电子速度为多少？答案：0.866c 解析：将m=2m0代入质量公式 迁移训练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 答案：ACD 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。 专题二　同时的相对性 对光速不变原理的证明，首先对“同时”这个概念进行了研究：在一个惯性系中“同时”发生的两个事件，在另一个惯性系中可能是不同时的，即同时是相对的，这样，同时的参考系要选在两个事件的中点，这对“同时”的相对性的研究很重要。由于光速不变，即光速在任何惯性系中都是相同的，那么当另一惯性系的速度能够和光速相比时，同时性就是相对的，即在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个惯性系中就不一定同时发生。 【例2】沿铁道排列的两电杆正中央安装一闪光装置，光信号到达一电杆称为事件1，到达另一电杆称为事件2。从地面上的观察者和运动车厢中的观察者看来，两事件是否是同时事件？ 解析：从地面上的观察者看来，光源在两根电杆的正中央，光信号向两电杆传播的速度相同，因此，光信号同时到达两电杆。从运动车厢中的观察者看来，运动车厢是个惯性系，地面和电杆都在向左运动（如图），光信号向左右两侧传播速度相同（光速不变原理）。在光信号向两侧传播的过程中，地面及两个电杆都向左运动了一段距离，所以光信号先到达电杆2，后到达电杆1，两事件不是同时发生的。 答案：在地面观察者看来，事件1、2同时发生；在车厢中观察者看来，两事件不同时发生。 迁移训练4 在一个惯性系中观测，有两个事件同时但不同地发生，则在其他惯性系中观测，结果是（　　） A.一定同时 B.可能同时 C.不可能同时，但可能同地 D.不可能同时，也不可能同地 答案：B 解析：当其他惯性系相对于该惯性系静止时，观测结果是同时的；当其他惯性系相对于该惯性系运动时，观测结果是不同时的。故选项B正确。  迁移训练5 长度测量与被测物体相对于观察者的运动速度有关，物体在运动方向上的长度缩短了。一艘宇宙飞船的船身长度为L0=90m，相对地面以u=0.8c的速度在一观测站的上空飞过。求： （1）在观测站中测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？ （2）飞船上的宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？ 思路分析：解答本题的关键是理解长度的相对性，即在不同的惯性系中的观察者对同一物体进行观测，结果并不相同。物体沿运动方向的长度会变短。 答案：（1）2.25×10-7s　（2）3.75×10-7s 迁移训练6（多选）下面的说法中正确的是（　　） A.因为时间是绝对的，所以我们在不同的参考系中观察到