《2017沪科版高中物理必修二6.3《爱因斯坦心目中的宇宙》word学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017沪科版高中物理必修二6.3《爱因斯坦心目中的宇宙》word学案（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学案学案 3 爱因斯坦心目中的宇宙爱因斯坦心目中的宇宙(选学选学)学习目标定位 1.知道同时的相对性和时空的相对性.2.知道两个奇特的效应尺缩效应和钟慢效应.3.知道爱因斯坦的质速公式和质能关系公式一、爱因斯坦的时空观1同时的相对性时间与物体的运动速度有关2时空的相对性：时间、空间与物体运动速度有关，关系式为 x，txvt1v2c2.tvc2x1v2c2二、爱因斯坦的质速公式：mm01v2c2三、爱因斯坦的质能关系公式：Emc2一、爱因斯坦的时空观问题设计一列火车在做匀速直线运动，在某车厢中央的一个人点燃一支蜡烛他看到车厢前后两壁是否同时被照亮，地面上的人看到的情况呢？但有了光速不变原理时，情
2、况就不一样了，当火车速度较大时，地面上的人将认为光先到达哪个壁？答案 车厢内的人和地面上的人都看到前后壁同时被照亮当火车速度较大时，地面上的人认为光先到达后壁要点提炼1同时的相对性在经典物理学中，如果两个事件在一个参考系中认为是同时的，则在另一个参考系中一定也是同时的，而根据爱因斯坦的两条基本公设，同时是相对的2时空的相对性(1)时间和空间是不能绝对定义的，它们与物体的运动速度有关(2)根据光速不变原理和时空的性质，可导出如下关系式：x ，t xvt1v2c2tvc2x1v2c2其中，x、x位置；t、t时间；v速度；c光速二、两个奇特的效应1长度收缩效应(尺缩效应)相对于地面以一定速度运动的物
3、体，从地面上看，沿着运动方向上放置的棒，长度变短了，速度越大，变短得越多尺缩效应也是一种相对效应静止参考系中沿运动方向放置的棒，在运动的参考系中测量，其长度也要收缩2时间延缓效应(钟慢效应)在一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长惯性系的速度越大，我们观察到的过程经历的时间越长钟慢效应也是相对的比如我们在地面上认为飞船上的时间进程变长，而飞船上的观察者认为地面上的时间进程也变长三、爱因斯坦的质速公式 质能关系1质速公式在相对物体静止的参考系中测量，物体具有最小的质量 m0(称为静止质量)在相对物体以速度 v 运动的惯性系中测
4、量，物体的运动质量为 m m01vc2由于 vm0，速度 v 越大，运动质量也越大2质能关系任何质量 m 都对应着一定的能量 mc2，其关系式为 Emc2.质能关系公式也可写成Emc2，由公式可以看出，随着一个物体质量的减少，会释放出一定的能量；与此同时，另一物体吸收了能量，质量也会随之增加一、对同时的相对性的理解例 1 如图 1 所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔 A、B 和 C，假想有一列车沿 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( )图 1A同时被照亮BA 先被照亮CC 先被照亮D无法判断解析 本题考查了同时的相对性，列车
5、上的观测者认为 B 塔发出的光对于自己的传播速度是相同的，而相对观测者 C 塔靠近，A 塔远离，因此相对观测者光向 C 传播的路程小于向A 传播的路程，所以 C 先被照亮，选项 C 正确答案 C二、尺缩效应例 2 惯性系 S 中有一边长为 l 的正方形(如图 A 所示)从相对 S 系沿 x 方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得此正方形的图形是( )解析 根据相对性原理，当正方形沿 x 方向以接近光速匀速飞行时，在运动方向上会出现尺缩效应，而在垂直于运动方向上则不会出现尺缩效应，故选项 C 正确答案 C三、爱因斯坦的质速公式例 3 一个静止质量 m01 kg 的物体，与地球一起绕太阳公转的速度为
6、 30 m/s，在相应的惯性参考系中，观测者测得该物体的质量为多少？解析 由爱因斯坦的质速公式 m 得m01vc2m kg1.000 000 05 kg.11303 1082答案 1.000 000 05 kg1(尺缩效应的理解)假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是( )A这个人是一个矮胖子B这个人是一个瘦高个子C这个人矮但不胖D这个人瘦但不高答案 D解析 由尺缩效应可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变，故选 D.2(时间延缓效应)如图 2 所示，有三个完全相同的时钟，时钟 A 放在地面上，
7、时钟 B、C分别放在两个火箭上，以速度 vB和 vC朝同一方向飞行，vBvC.对于地面上的观察者来说，则以下说法中正确的是( )图 2A时钟 A 走得最慢 B时钟 B 走得最慢C时钟 C 走得最慢 D时钟 C 走得最快答案 C解析 根据相对论的时空观，运动的时钟变慢，其实质是指在相对论中每位观察者都是自身的时间测度，即如果一时钟在天空高速飞驰，对静止不动的观察者来说似乎钟的时间走得慢了，时钟飞驰得越快，时钟的时间走得越慢3(对质速公式的理解)对于公式 m，下列说法中正确的是( )m01(vc)2A公式中的 m0是物体以速度 v 运动时的质量B当物体运动速度 v0 时，物体的质量 mm0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学仅适用于低速运动，而不适用于高速运动D通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化答案 CD解析 公式中的 m0是物体的静止质量，在 v 远小于光速时，经典力学依然成立，故 A、B错，C、D 对.
