第5章 第1～3节 探索宇宙的奥秘（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步导学案（鲁科版2019）

第1节　初识相对论 第2节　相对论中的神奇时空 第3节　探索宇宙的奥秘 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 学习目标 核心素养 1.知道狭义相对论的两个基本原理。 2．了解时间的延缓效应和长度的收缩效应。 3．知道质能关系。 4．了解宇宙的起源及演化。 物理观念：相对论、时间的延缓效应、长度的收缩效应、质能关系。 科学思维：对狭义相对论的理解及时间的延缓效应、长度的收缩效应的计算。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课后巩固 素养提升 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 一 两个基本原理 1．相对性原理：所有物理规律在一切____________中都具有________的形式。 2．光速不变原理：在一切____________中，测量到的真空中的________都一样(c＝3×108 m/s)。 惯性参考系 相同 惯性参考系 光速c 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 二 时间延缓效应 1．在相对论时空观中，________的时钟比________的时钟走得慢。 2．关系式：τ＝________，τ为运动时间，τ0为静止时间。 三 长度收缩效应 1．在相对于物体运动着的惯性系中沿运动方向测出的物体长度，比在相对静止的惯性系中测出的长度短。 2．关系式：l＝______________。 高速运动 静止 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 四 质能关系 按照相对论及基本力学定律可推出质量和能量的关系为E＝________，称为质能关系式。物质的质量减少或增加时，必然伴随着________的减少或增加，其关系为ΔE＝________。 　mc2 能量 Δmc2 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 五 宇宙的起源及演化 1．爱因斯坦发现，根据广义相对论建立的宇宙模型不是________，提出了“有限无界的静态宇宙”模型。 2．美国科学家伽莫夫提出描述宇宙起源和演化的__________________，认为宇宙从一个温度无限高、物质密度无限大的“奇点”爆炸而成。 3．根据爱因斯坦广义相对论的预言，宇宙的未来在很大程度上依赖于宇宙中的________。 静态的 大爆炸宇宙模型 物质分布 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 自主评价——————————————— 判断正误 (1)一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学的观点。(　　) (2)一根杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0。(　　) (3)“动钟变慢”是时钟的精度因运动而发生了变化。(　　) (4)高速运动的飞船中的航天员发现地面的时钟变慢了。(　　) (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。 (　　) √ × × √ √ 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 提示：(1)分别为v0、v0－v、v0＋v。 　经典的相对性原理与狭义相对论 图1 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 (2)如图2所示，光源相对于参考系O静止，人相对于参考系O′静止，当参考系O′相对于参考系O静止、以速度v向右运动和以速度v向左运动时，人观察到的光源发出光的传播速度分别为多大？   图2 提示：(2)人观察到的光速都是c。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 1．惯性系与非惯性系的确定：我们通常选取大地为惯性系，相对于地面静止或做匀速运动的物体都是惯性系，相对于地面做变速运动的物体都是非惯性系。 2．光的传播速度与惯性系的选取无关。在任何情况下，真空中的光速都是c。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 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0.5c，强强向 壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测 到该光束的传播速度为(　　) A．0.4c　　　　　　　　　　 B．0.5c C．0.9c D．c D 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 [解析]　根据爱因斯坦狭义相对论，在任何参考系中，光速不变，即光速不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变，所以壮壮观测到该束光的传播速度为c，故选D。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 [归纳总结] (1)各物理量有可能因为所选择参考系的不同而不同，但是它们遵循的物理规律是相同的。 (2)光速不变原理强调真空中的光速恒定不变，与光源、观察者间的相对运动没有关系。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 　1.关于狭义相对论，下列说法不正确的是(　　) A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B．狭义相