6.1 高速世界 学案 (2)

6.1
高速世界
学案2
【学习目标】
初步了解爱因斯坦相对论建立的背景，知道时间延缓，长度缩短，质速关系，质能关系和时空弯曲。能运用相对论知识解释简单的现象。
【学习重点】
两个基本原理；时间延缓；长度缩短；质速、质能关系
【知识要点】
一、高速世界的两个基本原理
1、相对性原理：物理规律在一切惯性系中都具有相同的形式。
还可以表述为：在任何惯性参考系中无法用任何力学实验判断该参考系相当于另一个参考系是静止的还是做匀速直线运动，即任何惯性参考系都是平权的。
2、光速不变原理：在一切惯性学中，测量到的真空中的光速都一样。
光在真空中的传播速度在不同的惯性系中测得的数值都是相同的，与光源、观察者是否相对运动无关
对2个基本原理的理解：
①自然规律不仅包括力学规律，还包括电磁学规律等其他所有的物理学规律；
②强调真空中的光速光速不变指大小既不依赖于光源或观察者的运动，也不依赖于光的传播方向
③几十年来科学家采用各种先进的物理技术测量光速，结果都不违背光速不变原理。
二、时间延缓效应
t=
（钟慢效应）式中v是物体的运动速度，c是真空中的光速，t和t0分别为在相对静止和运动的系统中测得的时间；
三、长度收缩效应
l=l0（通称尺缩效应）
式中v是物体的运动速度，c是真空中的光速，l0和l分别为在相对静止和运动系统中沿速度方向测得的物体的长度；
四、质速关系
物体高速（与光速相比）运动时的质量与它静止时的质量之间有下面的关系：
m运动质量
>
m0静止质量
微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响．
五、质能关系
质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量之间的关系.
Ek是物体的动能，E是物体运动时的能量
E0是物体静止时的能量
在v
＜
＜
c时
牛顿力学是相对论力学在低速情况下的特例．
六、时空弯曲
【典型例题】
例
地球以C=3×104m/s的速度绕太阳公转，它的质量是静止质量的多少倍？当一个物体以v＝0.8C的速度运动时，它的质量是静止质量的多少倍？
解
：
由得
地球绕太阳运转的动质量
当v＝0.8C时，动质量
【达标训练】
1．下列参考系属于惯性系的有
（
）
A．地球
B．加速前进的列车中
C．匀速前进的列车中
D．减速下降的电梯中
2．假设你正坐在一列火车中，下列判断正确的是（
）
A．可以通过力学实验来判断火车是静止还是做匀速直线运动
B．无法通过力学实验来判断火车是静止还是做匀速直线运动
C．可以通过力学实验来判断火车是做匀速直线运动还是加速直线运动
D．
无法通过力学实验来判断火车是做匀速直线运动还是加速直线运动
3．对于伽利略的相对性原理，下列判断正确的是（
）
A．力学规律在任何惯性系中都是相同的
B．力学规律在任何参考系中都是相同的
C．任何参考系都是平权的
D．
任何惯性参考系都是平权的
4．下列判断正确的是（
）
A．“电磁波的速度是c”是相对于地球而言的
B．“电磁波的速度是c”是相对于某一特殊参考系而言的
C．真空中的光速在不同参考系中都是相同的
D．以上说法都不对
5．狭义相对论的两个基本假设是：____________________、_________________
6．下列说法正确的是（
）
A．经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题
B．
狭义相对论阐述的是物体在以接近光的速度运动时所遵从的规律
C．经典物理学可视为相对论在低速运动时的特例
D．相对论否定了经典物理学
7．在封闭汽车的内部，请你设计一个力学实验，来判断汽车是加速还是匀速？这与狭义相对性原理冲突吗？
答案：
1．AC
2．BC
3．AD
4．C
5．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
6．ABC
7．在汽车内部悬挂一单摆，若摆球与竖直方向无夹角，则汽车作匀速直线运动，若小球向后倾斜，则汽车作匀加速直线运动。这与狭义相对性原理
【反思】
收获
疑问