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高中物理 第5章 相对论章末复习课教师用书 粤教版选修3-4-粤教版高二选修3-4物理教案VIP免费

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第5章相对论一、时空的相对性1.“同时”的相对性在经典的物理学上,如果两个事件在一个参考系中认为是同时的,在另一个参考系中一定也是同时的;而根据爱因斯坦的两个假设,同时是相对的.2.“长度”的相对性一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小.如果与杆相对静止的人认为杆长是l0,与杆相对运动的人认为杆长是l,则两者之间的关系为:l=l0.3.“时间间隔”的相对性在相对事件发生地运动的参考系中观察,时间进程变慢,相对事件发生地静止的人认为两个事件时间间隔为Δτ,相对事件发生地以速度v运动的观察者测得的时间间隔为Δt,则两者之间关系为:Δt=.4.时空的相对性时间、空间都跟运动速度相联系,时间、空间是物质的存在形式,时空概念是从物质运动中抽象出来的,而不是独立于物质运动之外的概念,时空是相对的.某列长为100m的火车若分别以v1=30m/s和v2=2.7×108m/s的速度做匀速直线运动,则对地面的观察者来说其长度分别缩短了多少?【解析】l0=100m当火车以v1=30m/s的速度运动时,l1=l0=100×m其长度缩短了Δl1=l0-l1=0.5×10-12m当火车以v2=2.7×108m/s的速度运动时,l2=l0=100×m=43.6m其长度缩短了Δl2=l0-l2=56.4m.【答案】0.5×10-12m56.4m二、质速关系和质能关系1.质速关系物体的质量会随物体的速度的增大而增大,物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系m=.(1)v≪c时,()2=0此时有m=m0,也就是说:低速运动的物体,可认为其质量与物体运动状态无关.(2)物体的运动速率无限接近光速时,其相对论质量也将无限增大,其惯性也将无限增大.其运动状态的改变也就越难,所以超光速是不可能的.2.质能关系(1)相对于一个惯性参考系以速度v运动的物体其具有的相对论能量E=mc2==其中E0=m0c2为物体相对于参考系静止时的能量.(2)物体的能量变化ΔE与质量变化Δm的对应关系:ΔE=Δmc2.一电子(m0=9.1×10-31kg)以0.99c的速率运动.问(1)电子的总能量是多大?(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大?【解析】(1)由爱因斯坦质能方程得E=mc2m==kg=6.5×10-30kg电子总能量为E=mc2=6.5×10-30×(3×108)2J=5.85×10-13J(2)电子经典力学的动能为Ek=m0v2电子相对论的动能为Ek′=mv2它们之比为:====0.14.【答案】(1)5.85×10-13J(2)0.14

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