《【高考调研】2015高考物理总复习 5电磁波与相对论课件 新人教版选修3-4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高考调研】2015高考物理总复习 5电磁波与相对论课件 新人教版选修3-4（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第5单元 电磁波与相对论,一、电磁波的形成和传播特点1电磁波：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的整体，电磁场由近及远的传播而形成电磁波2电磁波的特点(1)电磁波是横波(2)电磁波在空间传播不需要介质，在真空中的传播速度为3108 m/s.(3)电磁波传播电磁场的能量(4)电磁波能发生反射、折射、干涉、衍射现象,【解析】电磁波既可以在真空中传播，也可以在介质中传播，故A项错误；衍射是波特有的现象，所有的波都能发生衍射现象，故B项正确；横波能够发生偏振现象，电磁波是横波，故电磁波能发生偏振现象，故C项错误；所有波都能传递信息，故电磁波能够携带信息，故D项错误【答案】B,二、无线电
2、波的发射和接收1电谐振：接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强2调谐：使接收电路产生电谐振的过程3检波或解调：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号，检波是调制的逆过程,三、电磁波谱,【名师点拨】在电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和射线都有重叠，但它们产生的机理不同,四、伽利略相对性原理1力学规律在任何惯性系中都是相同的；2还可以表述为在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动；任何惯性参考系都是平权的,五、狭义相对性原理1在不同的惯性参考系中，一切物理定律
3、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,【例2】(2010北京)属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A真空中光速不变B时间间隔具有相对性C物体的质量不变D物体的能量与质量成正比,【解析】爱因斯坦对狭义相对论的最基本假设是：在不同的惯性参考系中，真空中光速都是不变的，都为c3108 m/s.【答案】A,【学法指导】相对论的基础是光速不变，从而得出其他情况下时间和空间的变化，属记忆内容伽利略相对性原理和爱因斯坦狭义相对性原理从速度合成规律方面看，有区别：对于伽利略相对性原理来说，参考系中的坐标单位与参考系的运动无关，参考系中的时间与参考系的运动无关，其速度
4、合成规律满足vvu.v是某个惯性系相对另一个惯性系的速度，u是物体相对某个惯性系的速度，那么，物体相对另一个惯性系的速度为vvu.以此类推，若u是光速c，则在某个惯性系的光速相对于另一个惯性系的速度为vvc，那么，光速是可以变大或变小的(在真空中),对于狭义相对论的相对性原理来说，力学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,【名师点拨】当uc，vc时，uuv，这个结论与经典时空观相吻合；当uc，得uc，表明狭义相对论的光速不变原理，与光源速度无关当vc，uc，这表明一切物体
5、的运动速度不能超过光速由此说明任何理论都应是自恰的，不应该自相矛盾，由此使我们体会到自恰性检验是科学理论研究的一个基本方法,七、爱因斯坦的质能方程式爱因斯坦的质能方程式是Emc2.从另一方面考虑，质量亏损m与对应的能量变化E之间的关系式是Emc2，质能关系式从理论上预言了核能释放及原子能利用和原子弹研制的可能性，因此该式被称为改变世界的方程八、广义相对论1广义相对性原理表明：在任何参考系中，物理规律都是相同的2等效原理是指：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价,3经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间和时间也是没有联系的；相对论则认为空间和时间与物质的运动状态有关
6、；这两种观点在低速运动条件下是统一的,一、麦克斯韦电磁场理论1基本观点麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验成功地证实了电磁波的存在(1)变化的磁场产生电场(2)变化的电场产生磁场2对电磁场理论的进一步认识(1)恒定的磁场周围没有电场产生，同理，恒定的电场周围也没有磁场产生；,(2)变化的磁场产生电场：若磁场均匀变化，则产生恒定的电场若磁场不均匀变化，则产生变化的电场在振荡电路中，周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场(3)变化的电场产生磁场：若电场均匀变化，则产生恒定的磁场若电场不均匀变化，则产生变化的磁场在振荡电路中，周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场,【例1】(2
7、013四川)下列关于电磁波的说法，正确的是()A电磁波只能在真空中传播B电场随时间变化时一定产生电磁波C做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在,【解析】电磁波在介质中也能传播，故A项错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，不能再产生电场，从而不能产生电磁波，故B项错误；做变速运动的电荷会在空间产生变化的电磁场，形成电磁波，故C项正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，是赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故D项错误【答案】C【学法指导】注意对教科书中概念的理解，同时注意物理学史的记忆,二、“同时”的相对性【例2】如右图所示，沿铁道排列的两电杆正中央安装一闪光装置，光信
8、号到达一电杆称为事件1，到达另一电杆称事件2.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在地面观察者看来，事件1、2同时发生那么在高速运动车厢中的观察者看到哪个事件先发生？,【解析】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(见图)，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.【答案】从车厢中观察者看来，事件2比事件1先发生,【触类旁通】(2011江苏)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假
9、想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是(),A同时被照亮BA先被照亮CC先被照亮 D无法判断【解析】列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动，在列车上的观察者看C靠近B，A远离B，根据光速不变，光先到达C，C先被照亮【答案】C,【学法指导】解决“同时”的相对性的问题，可从两个方面入手：令观察者静止，考查被观察者因相对运动而引起的位置变化令有一光源在考查事件的中央，结合光速不变原理分析光传播到两个事件所用的时间,【答案】0.5 m,【学法指导】要理解长度收缩公式的物理意义，l是“静止参考系”中
10、的观察者测量的长度，l0是在相对于“静止参考系”为v的“运动参考系”中测量的长度也可简单地表述为“动尺缩短”，是沿运动方向上的长度比与其相对静止时测量的要短一些这种长度收缩并非幻觉，当运动的杆或尺子从观察者身边经过时，任何精确的测量都表明其长度要比静止时短并非看上去短了，它的确变短了,这是根据同时的相对性带来的一个普遍的时空属性，它与物体的具体组成和结构无关，当物体运动速度越接近光速，这种收缩效应就变得越显著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严格的数学推导表明，在垂直于运动方向的长度是一样的，没有变化,【触类旁通】惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示)，从相对
11、S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是(),【解析】根据长度的相对论，得沿着自身长度方向运动的物体，其长度比静止时小，在垂直方向没有变化【答案】C,一、钟慢效应【例1】在实验室中测得以速度0.8c运动的介子的平均寿命为4108秒，问静止介子的平均寿命是多少？,【学法指导】明确时间间隔的相对性公式中各量的含义，t是在“静止的参考系”(通常将观察者所在的参考系看成静止的)中测得的时间差，是在相对于“静止参考系”为v的“运动参考系”中测量的时间差“钟慢效应”或“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运动时钟变慢完全是相对的
12、，由于两个惯性参考系是平权的，在它们上面的观测者都将发现对方的钟变慢了,“双子佯谬“问题的条件探讨：在地球上出生的孪生兄弟，出生后哥哥乘坐高速的宇宙飞船出发，经过几十年后回来将会发现，哥哥比弟弟年轻那么，如果站在哥哥的角度，是不是可以认为弟弟做高速运动而变得比哥哥年轻了呢？在我们站在弟弟的角度分析的时候，是选取了地球作参考系，在这个问题里，可以认为地球是惯性参考系，所以关于哥哥变年轻的结论是可以相信,而当我们站在哥哥的角度分析的时候，则选取了一个有加速度的参考系宇宙飞船所以，这时的推论则没有确实的依据，不能说弟弟比哥哥年轻狭义相对论虽然指出各个惯性系是平权的，但是同时也指出非惯性系和惯性系是绝对不同的所以当他们再次相遇时候，哥哥比弟弟年轻的结果是一个确定的事情,【触类旁通】A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面的某处，vAvB，在火箭A上的人观察结果正确的是()A火箭A上的时钟走得最快B地面上的时钟走得最快C火箭B上的时钟走得最快D火箭B上的时钟走得最慢【答案】A,二、相对论质量及质能方程【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,【触类旁通】星际火箭以0.8c的速率飞行，其静止质量为运动质量的多少倍？,【答案】0.6倍,
