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1、学习目标1.了解相对性原理和光速不变原理。(物理观念物理观念)2.初步了解相对论时空观的内涵。(物理观念物理观念)3.能运用与相对论相关的初步知识解释高速世界的一些特点。(科学思维科学思维)4.了解宇宙的起源与演化。(物理观念物理观念)思维导图基础落实必备知识全过关重难探究能力素养全提升目录索引学以致用随堂检测全达标基础落实必备知识全过关一、初识相对论1.牛顿力学的局限性牛顿力学的局限性1887年的迈克耳孙莫雷实验等表明:在不同的参考系中,光的传播速度都。这与牛顿力学的结论是矛盾的。2.相对论的两个基本假设相对论的两个基本假设爱因斯坦彻底放弃绝对时间的概念,提出两个基本假设:(1)相对性原理:
2、所有物理规律在一切惯性参考系中都具有的形式。(2)光速不变原理:在一切惯性参考系中,测量到的真空中的光速c (c=3108m/s)。一样相同都一样二、相对论中的神奇时空1.时间延缓效应时间延缓效应如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为0,地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为,则=,由于,所以总有0,此种情况称为时间延缓效应。2.长度收缩效应长度收缩效应如果与杆相对静止的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以v相对杆运动的人测得杆长是l,则l=,由于,所以总有ll0,此种情况称为长度收缩效应。0。理解:对同一物理过程经历的时间,在
3、不同的惯性系中观测,测得的结果不同,时间延缓效应是一种观测效应,不是被测过程的节奏变化了。惯性系速度越大,地面上的人观测到的时间越长。由于运动是相对的,故在某一参考系中观测另一参考系中发生的物理事件,总会感到时间延缓效应。即惯性系中的人观测地面上发生的事件的时间也延缓。(2)长度收缩效应:如果与杆相对静止的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以v相对杆运动的人测得杆长是l,有,总有l0时,物体的质量mm0,即物体的质量改变了,故这种情况下,经典力学不再适用C.当物体以较小速度运动时,质量变化十分微弱,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,故经典力学适用于低速运动,而不适
4、用于高速运动D.通常由于物体的运动速度太小,质量的变化引不起我们的感觉,故在分析地球上物体的运动时,不必考虑质量的变化ACD解析公式中m0是静止质量,m是物体以速度v运动时的质量,选项A正确;由公式知,只有当v的大小与光速具有可比性时,物体的质量变化才明显,一般情况下物体的质量变化十分微小,故经典力学仍然适用,选项B错误,选项C、D正确。探究三探索宇宙的奥秘探究三探索宇宙的奥秘情境导引1929年,美国天文学家哈勃在研究星系的光谱后提出了哈勃定律。认定所有的星系都在彼此远离,宇宙处于普遍膨胀之中。遥远恒星发出的光线在地球上会发生什么现象?要点提示会发生弯曲。知识归纳光线在引力场中弯曲:根据广义相
5、对论,物质的引力会使光线弯曲,引力场越强,弯曲越厉害。通常物体的引力场都太弱,但太阳引力场却能引起光线比较明显的弯曲。应用体验典例3(多选)下面说法符合广义相对论的是()A.物质的引力使光线弯曲B.光线沿直线传播,与引力场无关C.强引力场附近的光线弯曲一定是光发生了折射现象D.恒星发出的光在太阳引力场作用下会发生弯曲解析观测结果证实了引力使光线弯曲的结论,选项A正确,B错误;引力场吸引力使光线弯曲,选项C错误;恒星发出的光在太阳引力场作用下会发生弯曲,选项D正确。AD学以致用随堂检测全达标12341.如图所示,强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮,壮壮的飞行速度为0.5
6、c。强强向壮壮发出一束光进行联络,则壮壮观测到该光速的传播速度大小为()A.0.4cB.0.5cC.0.9cD.1.0cD解析根据光速不变原理,在任何参照系中测量的光速大小都是c,D正确。12342.关于经典力学和相对论,下列说法正确的是()A.经典力学和相对论是各自独立的学说,互不相容B.相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C.相对论和经典力学是两种不同的学说,二者没有联系D.经典力学包含在相对论之中,经典力学是相对论的特例D解析相对论的建立并没有否定经典力学,而是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形,选项A、B、C错误,D正确。12343.(多选)下列说法正确的是()A.由时间延缓效应可知,固有时间最短B.由长度收缩效应可知,静止长度最长C.由质速关系可知,静止质量最大D.物体质量减少时会释放出一定的能量ABD解析由狭义相对论的时间延缓效应可知固有时间最短,选项A正确;由长度收缩效应可知静止长度最长,选项B正确;由质速关系可知静止质量最小,选项C错误;由质能关系可知,选项D正确。12344.如果真空中的光速为c=3108m/s,当一个物体的运动速度为v1=2.4108m/s时,质量为3kg,当它的速度为v2=1.8108m/s时,质量为多少?答案2.25kg
