高中物理 第6章 相对论与量子论初步 第1节 高速世界教学案 鲁科版必修2-鲁科版高一必修2物理教学案

第 1 节 高速世界一、 高速世界的两个基本原理1．相对性原理所有物理规律在一切惯性参照系中都具有相同的形式。2．光速不变原理在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速 c 都一样。由这两条假设所建立的理论叫做狭义相对论。二、狭义相对论的结论1．时间延缓效应对同一个物理事件，在静止参考系中观测所经历的时间为 Δt，在高速运动的参考系中观测所经历的时间为 Δt′，则有 Δt＝ 。2．长度收缩效应设静止物体长为 l，在此长度方向上运动的速度为 v 时，在此惯性系中测量长度为 l′，则由狭义相对论会得出如下关系式：l′＝l 。3．质速关系经典力学中，物体的质量既不随位置的变化而变化，也不随速度的变化而变化。但是基于相对论和其他物理原理，可推出物质的质量是变化的，当物体所处的惯性参照系静止时，它具有最小的质量 m0，这个质量叫做静止质量。当物体以速度 v 相对某惯性系运动时，在这个惯性系观测它的质量为 m＝ 。1．高速世界的两个基本原理相对性原理：所有物理规律在一切惯性参照系中都具有相同的形式。光速不变原理：在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速 c 都一样(c＝3×108 m/s)。2．高速世界的两个效应时间延缓效应：运动的钟比静止的钟走得慢。长度收缩效应：运动的物体的观测长度比静止的短。3．两种关系质速关系：m＝ 质能关系：E＝mc2，当物体的质量减少或增加时必然伴随着能量的减少或增加。4．加速运动能使光线弯曲，引力也能使光线弯曲；光线在引力场中的弯曲可等效为空间本身被引力弯曲了。4．质能关系爱因斯坦对质量和能量给出了如下关系式：E ＝ mc 2 或 ΔE＝Δmc2。三、时空弯曲1．爱因斯坦认为加速运动和引力作用对轨迹的弯曲是等效的。如果加速能使光线弯曲，那么引力也能使光线弯曲。2．按照广义相对论，光线在引力场中的弯曲可等效为空间本身被引力弯曲了。引力不但影响空间，还影响时间，此影响可描述为时空弯曲。1．自主思考——判一判(1)经典力学在任何情况下都适用。(×)(2)时间延缓效应是说时钟走得慢了。(×)(3)长度的收缩效应表明物体真实长度变小。(×)(4)物体所含物质的多少会随速度的变化而变化。(×)(5)爱因斯坦质能关系式 E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比。(√)(6)时空弯曲是在引力场或惯性系中产生的。(×)2．合作探究——议一议(1)如果你乘坐密闭的飞行器以接近于光速的速度沿直线匀速朝一星球飞行，在飞行器中你是否可以发觉自己乘坐的飞行器是...