2018-2019新设计物理选修3-4鲁科版（优课件+精讲义+优习题）：第6章　相对论与天体物理 (共6份打包)

一、时间和空间的相对性 1．与运动的惯性系相对静止的人认为两个事件时间间隔为t0，地面观察者测得的时间间隔为Δt，则两者之间关系为Δt＝. 2．设尺子的固有长度为l0，观察者与被测物体有相对运动时，尺子的长度为l，则有l＝l0，即沿运动方向上的长度缩短了．这就是相对论中长度的相对性． 例1　 图1 如图1所示，列车以速度v匀速运动，在车厢里的人量得车厢高为d，一相对于车厢静止的尺子的长度为L0.请思考： (1)地面上的人量得的车厢高度为多少？ (2)地面上的人测得的尺子的长度为多少？ 解析　(1)由于在竖直方向上车厢没有运动，所以地面上的人量得车厢高度仍为d； (2)由长度的相对性得L＝L0. 答案　(1)d　(2)L0 例2　一个以2×108m/s的速度运动着的球，半径为a，试分析静止着的人观察球会是什么样的形状？ 解析　由长度相对公式有l＝l0，v一定，球沿运动方向上的长度成比例地减小，球沿运动方向的最大长度为l＝2a·＝2a·≈1.49a，垂直于球运动方向，球的长度不变为2a.因此静止的人观察球的形状会是长轴为2a、短轴约为1.49a的椭球体． 答案　长轴为2a、短轴约为1.49a的椭球体 二、质速关系和质能方程 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的运动状态无关． (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的对应关系为ΔE＝Δmc2. 例3　关于物体的质量，下列说法正确的是(　　) A．在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的 B．在牛顿力学中，物体的质量随物体的速度变化而变化 C．在相对论力学中，物体静止时的质量最小 D．在相对论力学中，物体的质量随物体速度的增大而增大 解析　在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的，故选项A正确，B错误；在相对论力学中，由于物体的速度v不可能达到光速c，所以v<c,1－()2<1，根据m＝，可知选项C、D均正确． 答案　ACD 例4　下列关于爱因斯坦质能方程的说法中正确的是(　　) A．只有运动物体才具有能量，静止物体没有能量 B．一定的质量总是和一定的能量相对应 C．E＝mc2中能量E其实就是物体的内能 D．由ΔE＝Δmc2知质量和能量可以互相转化 解析　由爱因斯坦质能方程可知，物体具有的与质量相对应的能量称为质能．E＝mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应其质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化，D项错误，B项正确；静止的物体也具有能量，称为静能E0，E0＝m0c2，m0叫做静质量，E＝mc2中能量E包括静能E0和动能Ek，而非物体的内能，A、C两项均错误．选B. 答案　B $$第6章—— 相对论与天体物理 章末整合提升 1 网络构建 客观·简明·了然 2 分类突破 整合·释疑·点拨 2 ‹#› 网络构建 客观·简单·了然 章末整合提升 一、时间和空间的相对性 1．与运动的惯性系相对静止的人认为两个事件时间间隔为t0，地面观察者测得的时间间隔为Δt，则两者之间关系为Δt＝ . ‹#› 网络构建 客观·简单·了然 章末整合提升 2．设尺子的固有长度为l0，观察者与被测物体有相对运动时，尺子的长度为l，则有l＝l0 ，即沿运动方向上的长度缩短了．这就是相对论中长度的相对性． ‹#› 网络构建 客观·简单·了然 章末整合提升 例1 如图1所示，列车以速度v匀速运动，在车厢里的人量得车厢高为d，一相对于车厢静止的尺子的长度 为L0.请思考： (1)地面上的人量得的车厢高度为多少？ 解析　由于在竖直方向上车厢没有运动，所以地面上的人量得车厢高度仍为d； 答案　d 图1 ‹#› 网络构建 客观·简单·了然 章末整合提升 (2)地面上的人测得的尺子的长度为多少？ 解析　由长度的相对性得L＝L0 . 答案　L0 ‹#› 网络构建 客观·简单·了然 章末整合提升 例2 一个以2×108 m/s的速度运动着的球，半径为a，试分析静止着的人观察球会是什么样的形状？ 答