【优化方案】物理人教版选修3-4精品课件第15章本章优化总结

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人教版高中物理选修3-4全册课件【完整版】

典例分析
举一反三触类旁通
一、对简谐运动的理解【例1】一弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的有( )
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值 B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度为最大值 C．振子每次经过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同 D．振子每经过同一位置，其速度不一定相同，但加速度一定相同
解析简谐运动并不一定在水平方向上，各个方向都可以，故A选项错误；简谐振动是最简单的振动，故B选项错；简谐运动的振动图象是正弦曲线，但简谐运动的轨迹并不是正弦曲线，故C选项错误；物体的振动图象是正弦曲线，该振动一定是简谐运动，故D选项正确．
【答案】 D
二、对简谐运动图象的认识【例2】 (多选题)如图所示，表示某质点做简谐运动的 )
(4)区别机械运动中的位移：机械运动中的位移是从初位置到末位置的有向线段；在简谐运动中，振动质点在任意时刻的位移总是相对于平衡位置而言的，都是从平衡位置开始指向振子所在位置．二、理解简谐运动的图象 1．形状：正(余)弦曲线 2．物理意义：表示振动的质点在不同时刻偏离平衡位置的位移，是位移随时间的变化规律．
3．获取信息 (1)任意时刻质点的位移的大小和方向．如图①所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2.
(2)任意时刻质点的振动方向：看下一时刻质点的位置，如图 ②中a点，下一时刻离平衡位置更远，故质点此刻向上振动． (3)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况及大小比较：看下一时刻质点的位置，判断是远离还是靠近平衡位置，若远离平衡位置，则速度越来越小，加速度、位移越来越大，若靠近平衡位置，则速度越来越大，加速度、位移越来越小．如图② 中b点，此刻质点从正位移向着平衡位置运动，则速度为负且增大，位移、加速度正在减小．c点对应时刻，质点从负位移远离平衡位置运动，则速度为负且减小，位移、加速度正在增大.

人教版高中物理选修3-4第十五章相对论简介全单元课堂精品课件

中的光速都是一个常量，c＝3.0×108米/
秒，与传播的方向无关，与光源的速度
也无关。
12
作业 ❖P100 1 2 3
13
第二节时间和空间的相对性
14
❖ 经典的时空概念
❖ 我们在学习力学时，总要涉及时间间隔和空间距离的计算或测量。早在牛顿建立经典力学时，
就考虑并形成了绝对时空的概念。他认为全宇
Δt=
H v
0
=
3.84×108 0.3×3.0×108
=
4.27s
在飞船上测量，地球到月球的距离H为
H=H0 1
v2 c2
= 3.84×ห้องสมุดไป่ตู้02
1-0.32
= 3.67×108m
在飞船上测量，飞船的旅行时间为：
Δt′ =
H v
=
3.67×108 0.3×3.0×108
=
4.08s
34
结束目录
飞船的飞行时间也可以这样求得：对于飞船上的观察者来说，从地球出发及到达月球这两事件都发生在飞船上，他所测得的时间为固有时间
练习2 假设宇宙飞船从地球射出，沿直线到达月球，距离是3.84×108m，它的速率在地球上被量得为0.30c。根据地球上的时钟，这次旅行花多长时间？根据宇宙飞船所做的测量，地球和月球的距离是多少？怎样根据这个算得的距离，求出宇宙飞船上时钟所读出的旅行时间？
33
结束目录
解：设地球至月球的距离为H0,飞船的速度为v,地球上的观察者测得飞船从地球到月球的时间为Δt
❖ 从麦氏方程组中解出的光在真空中的传播速度与光源的
速度无关。如果光波也和声波一样，是靠一种媒质(以
太)传播的，那么光速相对于绝对静止的以太就应该是

物理人教版高二选修3-4教材梳理_第十五章_3.狭义相对论的其他结论4.广义相对论简介_word版含解析

疱丁巧解牛知识·巧学一、狭义相对论的其他结论 1.相对论速度变换公式以高速火车为例，车对地的速度为v ，车上的人以u′的速度沿火车前进的方向相对火车运动，则人对地的速度u=2'1'cv u vu ++，若人相对火车反方向运动，u′取负值. 根据此式若u′=c ，则u=c ，那么c 在任何惯性系中都是相同的.深化升华（1）当u′=c 时，不论v 有多大，总有u=c ，这表明，从不同参考系中观察，光速都是相同的，这与相对论的第二个假设光速不变原理相一致.（2）对于速度远小于光速的情形，v<<c ，u′<<c ，这时2'cvu 可以忽略不计，相对论的速度合成公式可以近似变为u=u′+v.联想发散相对论并没有推翻牛顿力学，也不能说牛顿力学已经过时了，相对论是使牛顿力学的使用范围变得清楚了. 2.相对论质量以速度v 高速运动的物体的质量m 和静止时的质量m 0.有如下关系：m=20)(1cv m -.质量公式实际上是质量和速度的关系，在关系m=20)(1cv m -中，若v=c ，则m 可能是无限大，这是不可能的，尤其是宏观物体，设想物体由v=0逐渐向c 靠拢，m 要逐渐变大，产生加速度的力则要很大，所以能量也要很大.因此，宏观物体的速度是不可能（在目前）增大到与光速相比.但是对于一些没有静止质量的粒子（如光子），它却可以有动质量m.深化升华（1）物体的质量随速度的增大而增大；（2）物体运动的质量总要大于静止质量. 误区警示不要盲目从公式中得出，v=c 时，质量是无穷大的错误结论. 3.质能方程(1)爱因斯坦方程：E=mc 2.(2)质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量的关系：一定的质量总是和一定的能量相对应. (3)对一个以速率v 运动的物体，其总能量为动能与静质能之和：E=E k +E 0.那么物体运动时的能量E 和静止时能量E 0的差就是物体的动能，即E k =E-E 0. 代入质量关系：E k =E-E 0=220)(1cv c m --m 0c 2=21m 0v 2. 误区警示不能把质量和能量混为一谈，不能认为质量消灭了，只剩下能量在转化，更不能认为质量和能量可以相互转变，在一切过程中，质量和能量是分别守恒的，只有在微观粒子的裂变和聚变过程中有质量亏损的情况下才会有质能方程的应用. 二、广义相对论简介1.广义相对性原理和等效原理（1）广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的.（2）等效原理:一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价.深化升华一个物体受到使物体以某一加速度下落的力，如果不知道该力的来源，就没有办法判断使物体以某一加速度下落的力到底是引力还是惯性力. 2.广义相对论的几个结论（1）光线弯曲：根据电磁理论和经典光学，在无障碍的情况下，光线是直线传播.但按照爱因斯坦的广义相对论，在引力场存在的情况下，光线是沿弯曲的路径传播的.（2）引力红移：根据爱因斯坦的广义相对论，在强引力场中，时钟要走得慢些.因此，光在引力场中传播时，它的频率或波长会发生变化.理论计算表明，氢原子发射的光从太阳（引力强度大）传播到地球（引力强度小）时，它的频率比地球上氢原子发射的光的频率低，这就是引力红移效应.典题·热题知识点一相对论速度例1地球上一观察者，看见一飞船A 以速度2.5×108 m/s 从他身边飞过，另一飞船B 以速度2.0×108 m/s 跟随A 飞行.求：（1）A 上的乘客看到B 的相对速度；（2）B 上的乘客看到A 的相对速度. 解析：运用相对论速度公式u=2'1'cv u vu ++可解. 答案：（1）-1.125×108 m/s (2)1.125×108 m/s 知识点二相对论质量例2一个原来静止的电子，经过100 V 的电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？这时能不能使用公式E k =21m 0v 2? 解析：由动能定理可以计算出电子被加速后的动能，再根据E k =mc 2-m e c 2计算质量的变化. 答案：加速后的电子的动能是E k =qU=1.6×10-19×100 J=1.6×10-17 J. 因为E k =mc 2-m e c 2，所以m-m e =E k / c 2.把数据代入得e e m m m -=2831--17)10(3109.1101.6⨯⨯⨯⨯=2×10-4. 即质量改变了0.02％.这说明在100 V 电压加速后，电子的速度与光速相比仍然很小，因此可以使用E k =21mv 2这个公式.由E k =21mv 2可得电子的速度v=m E k 2=31--17109.1101.62⨯⨯⨯ m/s≈5.9×106 m/s. 知识点三质能方程例3一核弹含20 kg 的钚，爆炸后生成的静止质量比原来小1/10 000.求爆炸中释放的能量. 解析：由爱因斯坦质能方程可解释放出的能量. 答案：爆炸前后质量变化：Δm=100001×20 kg=0.02 kg释放的能量为ΔE=Δmc 2=0.002×(3×108)2 J=1.8×1014 J. 方法归纳一定的质量总是和一定的能量相对应.例4两个电子相向运动，每个电子相对于实验室的速度都是54c ，在实验室中观测，两个电子的总动能是多少？以一个电子为参考系，两个电子的总动能又是多少？解析：计算时由电子运动的能量减去静止时的能量就得到电子的动能.若以其中一个电子为参考系，另一个电子相对参考系的质量应当由质速方程求出，但相对速度应当为两个电子的相对速度.答案：设在实验室中观察，甲电子向右运动，乙电子向左运动.若以乙电子为“静止”参考系，即O 系，实验室（记为O′系）就以54c 的速度向右运动，即O′系相对于O 系的速度为v=54c.甲电子相对于O′系的速度为u′=54c.这样，甲电子相对于乙电子的速度就是在O 系中观测到的电子的速度ｕ，根据相对论的速度合成公式，这个速度是u=2'1'c v u v u ++=2545415454c cc cc ⨯++=4140 c. 在实验室中观测，每个电子的质量是m′=2)(1c v m e -=2)54(1cc m e -=35m e .在实验室中观测，两个电子的总动能为E k 1=2(m′c 2-m e c 2)=2×(35m e c 2-m e c 2)=34m e c 2. 相对于乙电子，甲电子的质量是m″=2)4140(1cc m e -=4.56m e因此，以乙为参考系，甲电子的动能为E k2=m″c 2-m e c 2=4.56m e c 2-m e c 2=3.56m e c 2 问题·探究思想方法探究问题被回旋加速器加速的粒子能量能无限大吗？探究过程：这种问题只能从相对论理论出发进行探究.由相对论质量公式 m=20)(1cv m -看出，当粒子的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量.当加速时粒子做圆周运动的周期必须和交变电压的周期相同，而当交变电压周期稳定时，粒子的速度越来越大，而速度大，半径也大，本不应影响其周期，但是速度大，其运动质量变大，周期也变大了，于是不再同步，所以其能量受到限制，不能被无限加速.探究结论:被回旋加速器加速的粒子能量不能无限大. 交流讨论探究问题假设宇宙飞船是全封闭的，宇航员和外界没有任何联系，宇航员如何判断使物体以某一加速度下落的力到底是引力还是惯性力？探究过程:郑小伟：宇宙飞船中的物体受到以某一加速度下落的力可能是由于受到某个星体的引力，也可能是由于宇宙飞船正在加速飞行.两种情况的效果是等价的，所以宇航员无法判断使物体以某一加速度下落的力是引力还是惯性力.宋涛：实际上，不仅是自由落体的实验，飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们，飞船到底是加速运动，还是停泊在一个行星的表面.张小红：这个事实告诉我们：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系是等价的.这就是爱因斯坦广义相对论的第二个基本结论，这就是著名的“等效原理”.探究结论:宇航员没有任何办法来判断，使物体以某一加速度下落的力到底是引力还是惯性力.即一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系是等价的. 交流讨论探究问题对相对论几个结论的理解. 探究过程:李兵：从运动学的角度进行理解，根据光速不变原理可知光速与任何速度的合成都是光速，速度合成法则不再适用，光速是极限速度.从动力学的角度进行理解，质量是物体惯性大小的量度.随着物体速度的增大，质量也增大，当物体的速度趋近于光速c 时，质量m 趋向无限大，惯性也就趋向无限大，要使速度再增加，就极为困难了.这时，一个有限的力不管作用多长时间，速度实际上是停止增加了.这与速度合成定理u=2'1'cv u vu ++是吻合的，当u′=c 时，不论v 有多大，总有u=c ，这表明，从不同参考系中观察，光速都是相同的.刘晓伟：根据爱因斯坦质量和速度的关系：m=20)(1cv m -可知，物体的运动的极限速度是光速，当静止质量不为零时，物体的速度永远不会等于光速，更不会超过光速.对于速度达到光速的粒子（如光子），其静止质量一定为零.张兵：对于速度远小于光速的情形，v<<c ，u′<<c ，这时2'cvu 可以忽略不计，相对论的速度合成公式可以近似变为u=u′+v，相对论质量m=m0，不表现为尺缩效应和钟慢效应，所以牛顿力学是在低速情况下相对论的近似结论.探究结论:光速是运动物体的极限速度，对不同的参考系物体的质量是不同的，光子不会有静止质量.在低速情况下，牛顿力学是相对论结论的近似.。

高中物理-第15章相对论简介 3-4 狭义相对论的其他结论广义相对论简介课件新人教版选修3-4

5.9×106 m/s 可以使用经典动能公
探究一
探究二
变式训练1 导学号一粒子以0.05c的速度相对实验室参考系运动。
此粒子衰变时发射一个电子,电子相对于粒子的速度为0.8c,电子的
运动方向与粒子运动方向相同。求电子相对于实验室参考系的速
度。
解析:已知v=0.05c,u'=0.8c。
由相对论速度变换公式得
探究一
探究二
典例剖析
【例题1】一个原来静止的电子,经过100 V的电压加速后它的动
能是多少?质量改变了百分之几?速度是多少?此时还能否使用经典
的动能公式?(m0=9.1×10-31 kg)
探究一
探究二
解析:由动能定理:
Ek=eU=1.6×10-19×100 J=1.6×10-17 J
k
2
根据质能方程:ΔE=Δmc 得 Δm= 2 ,
u=
'+
' =
1+ 2

答案:0.817c
0.8+0.05
0.8×0.05 ≈0.817c。
1+
2
探究一
探究二
探究二广义相对论的几个结论
问题导引
地球表面有引力,那么为什么在地球表面均匀介质中光沿直线传播?
探究一
探究二
名师精讲
1.光线在引力场中弯曲:根据广义相对论,物质的引力会使光线弯曲,
加速度也是一定的,足够长的时间以后物体就可以达到任意的速度。
②相对论情况下:物体的质量随其速度的增大而增大。物体以速度
0
m=
v运动时的质量m与静止时的质量m0的关系式为
。
2
1-
(3)质能方程:

(人教版)高中物理选修3-4课件：15 章末高效整合

物理选修3-4
第十五章相对论简介
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解析：根据爱因斯坦的狭义相对论，在一切惯性系中，光在真空中的传播速度都等于 c.故选项 D 正确．
答案： D
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第十五章相对论简介
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惯性系 S 中有一边长为 l 的正方形如图 A 所示，从相对 S 系沿 x 方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是________．
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属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中
() A．真空中光速不变 B．时间间隔具有相对性 C．物体的质量不变 D．物体的能量与质量成正比
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解析：狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同．
答案： A
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第十五章相对论简介
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如图所示，强强乘速度为 0.9c(c 为真空中的光速)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 C．0.9c
B．0.5c D．1.0c
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优化方案课件人教物理选修第章本章优化总结

【答案(dáàn)】 0.99 MeV
第十九页，共23页。
【方法总结(zǒngjié)】两个氘核正碰其动量大小相等、方向相反，总动量为零．由聚变过程动量守恒可知，聚变后氦核与中子的动量同样大小相等、方向相反，则有pHe＝pn.再由动能与动量大小的关系式Ek＝可知，聚变后氦核与中子的动能之比为
第十八页，共23页。
2EkH＋ΔE＝12mHev2He＋12mnv2n. 联立以上三式解得氦核的动能为 EkHe＝12mHev2He＝mnm2EHek＋H＋mΔn E ＝15.6.0704459××1100－－272×7＋21×.6704.355××130.－2267 MeV ＝0.99 MeV.
本章(běn zhānɡ)优化总结
第一页，共23页。
知识网络构建
本
章
(b
专题(zhuāntí)归纳整合
ěn
zh
ān
ɡ)
优
化
章末综合(zōnghé)检测
总
结
第二页，共23页。
知识网络构建
核能
第三页，共23页。
核能
第四页，共23页。
爱因斯坦质能方程EΔE＝＝mΔc2mc2
核能
质量亏损的计算
第十六页，共23页。
例2
两个动能均为0.35 MeV的氘核对心正
碰，聚变后生成氦核同时 (tóngshí)放出一个中
子．已知氘核的质量为3.3426×10－27 kg，氦核
的质量为5.0049×10－27 kg，中子的质量为
1.6745×10－27 kg.设聚变中放出的能量都转变成
＝. 又由聚变过程能量守恒有
EkHe＋Ekn＝2EkH＋ΔE. 由以上两式求出氦核动能EkHe.

优化方案物理：15.2 时间和空间的相对性课件(人教版选修3-4)

重点难点： 1.“同时”的相对性和时空相对性的验证． 2．长度的相对性和时间间隔的相对性．
课前自主学案
一、经典的相对性原理惯性参考系是指可以使_牛__顿__运__动__定__律__成立的参考系． 1．力学规律在任何惯性系中都是_相__同__的,这就是伽利略相对性原理,又叫经典的相对性原理.
2.在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做_匀__速__ _直__线__运__动__.或者说,任何惯性参考系都是_平__权__的. 二、狭义相对论的两个基本假设 1.狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是__相__同___的. 2.光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是_相__同___的.
优化方案物理：15.2 时间和空间的相对性课件（人教版选修3-4）
第一节相对论的诞生第二节时间和空间的相对性
课标定位
第
二
节
课前自主学案
时
间
和
核心要点突破
空
间
的
相
课堂互动讲练
对
性
知能优化训练
课标定位学习目标：1.知道经典的相对性原理，知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设． 2．知道狭义相对论的几个主要结论． 3．了解经典时空观与相对论时空观的主要区别，体会相对论的建立对人类认识世界的影响．
2．对时间、空间与物质的联系性认识不同 (1)经典时空观认为时间均匀流逝，与物质无关；空间是物质运动的场所，空间本身不受物质运动状态的影响；同时空间与时间也是没有联系的．总之一句话，时间、空间都是绝对的，不同参考系中观察同一物理过程时间是相同的，观察同一物体长度是相同的．
(2)相对论时空观认为物理过程的快慢与物体的运动状态有关，运动物体的长度也跟物体的运动状态有关．换句话说，不同参考系中观察同一物理过程时间可能不同，观察同一物体长度可能不同．空间和时间与物质的运动状态有关．同时，时间和空间也是有联系的.

人教版高中物理选修3-4课件第十五章第三、四节

的速度为 u′＝－2.5×108 m/s，B 相对地面的速度 v＝－
2.0×108 m/s
则 A 上的乘客看 B 的速度为：
u
＝
u′＋v 1＋u′v/c2
＝
－2.5×108－2.0×108 1＋－2.5×1038××10－822 .0×108
m/s ＝－
2.9×108 m/s.
(2)同理 B 看 A 的速度大小为 2.9×108 m/s.
的速度． (2)相对论：物体的质量随物体速度增大而_增__大___．
物体以速度v运m动0 时的质量m与静止时的质量m0之间的关系
是：m＝_____1_－__vc__2__，因为总有v<c.可知物体运动时的质
量m总__大__于__它静止时的质量m0.
3．质能方程物体质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：_E__＝__m_c_2__. 二、广义相对论简介
【答案】 (1)2.9×108 m/s (2)2.9×108 m/s 【题后反思】必须把公式中涉及的三个速度的对应关系找清楚．
要点二对质速关系式的理解
1．质速关系式 m＝
m0
1－vc
2
式中 m0 是物体静止时的质量(也称为静质量)，m 是物体以速度 v 运动时的质量．这个关系式表明：物体的质量会随
1．广义相对性原理在任何参考系中，物理规律都是__相__同__的． 2．等效原理一个_均__匀__的引力场与一个__做__匀__加__速__运__动__的参考系等价． 3．广义相对论的几个结论 (1)物质的__引__力__使光线弯曲． (2)引力场的存在使空间不同位置的_时__间__进__程___出现差别，引力场越强，时间越__慢___．
例2 (1)人造卫星以第一宇宙速度(约8 km/s)运动，其运动时的质量是静质量的多少倍？ (2)星际火箭以0.8c的速度飞行，其运动时的质量为静止时的多少倍？【思路点拨】物体的质量会随着速度的增大而增大．

人教版高中物理选修3-4课件15-1

本学案栏目开关
图2
不同.
学习·探究区
2．某人在这列火车上拍了两下桌子，车上的人观测的两次拍桌子的时间间隔与地上人观测的时间间隔相同吗？
本学案栏目开关
不同.
学习·探究区
[要点提炼 ] 1．“同时”的相对性 (1)经典物理学家认为：如果两个事件在一个参考系中是同时发生的，那么在另一个参考系中观察也一定是同时发生的 .即同时是绝对的，与所在的惯性参考系无关 . (2)狭义相对论的时空观认为：同时是相对的，即在一
不能.因为不论大船是静止，还是匀速行驶，观察到小球的运动都是相同的，而且都要落在释放点的正下方.
本学案栏目开关
学习·探究区
[要点提炼 ]
本学案栏目开关
1．经典的相对性原理 (1)惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系，相对这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系 .
列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反
射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离 A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮，故只有C正确.
答案 C
学习·探究区
【例3】
一观察者测得运动着的米尺为0.5 m长，求此米尺
以多大的速度移动.
解析以观察者为一参考系测得的长度为l，米尺为另一
1．在描述物体的运动时，为研究问题的方便，要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于它的位置是否随时间变化，以及怎样变化，这种用来做参考的物体称为参考系.
知识·储备区
2．经典相对性原理：力学规律在任何相同的 .
本学案栏目开关
惯性系
中都是
3．狭义相对论的两个基本假设： (1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 .(2) 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 . 4．狭义相对论的时空观认为：同时是相对的，即在一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中不一定是同时的 .

高中物理人教版选修34课件：第十五章第3、4节狭义相对论的其他结论广义相对简介

[审题指导] 解答本题时应注意以下两点： (1)如果质量发生明显变化，经典动能公式就不成立了。 (2)如果质量变化可忽略，则仍可使用经典动能公式。
[解析] 由动能定理：Ek＝eU＝1.6×10－19×100 J＝ 1.6×10－17 J。
根据质能方程：ΔE＝Δmc2，得 Δm＝ΔcE2 k，
质量的改变量是原来的：
2．下列说法中正确的是
()
A．在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义
相对性原理
B．在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿
运动定律仅适用于惯性参考系
C．一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，
这就是著名的等效原理
D．一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，
这就是著名的等效原理
解析：由广义相对性原理和等效原理的内容知A、D正确。
答案：AD
3．根据爱因斯坦质能关系方程，可以说明 ( ) A．任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后各物质的质量和一定不相等 B．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定在不断地减小 C．虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不可改变的 D．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大
[试身手·夯基础] 1．如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体
飞行，宇航员是否可以根据下述变化发觉自己在运动( ) A．他的质量在减少 B．他的心脏跳动在慢下来 C．他永远不能由自身的变化知道自己是否在运动 D．他在变大解析：宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可能发现自身的变化，所以选项A、B、 D错误，选项C正确。答案：C
解析：根据E＝mc2，当能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故A正确；太阳在发生聚变，释放出大量能量，质量减小，故B正确，C错误。由于地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量，所以地球的质量将不断增大。答案：ABD

人教版高中物理选修3-4课件15-3

1m－0vc2. (1)v≪ c 时，(vc)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.
专题·整合区
(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.
本学案栏目开关
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(2)把t0＝t0′＝0时的飞船状态视为一个事件，把飞船与彗星相碰视为第二个事件.这两个事件都发生在S′系中
的同一地点(即飞船上)，地球上的观察者测得这两个事件
的时间间隔Δt＝5．0 s，根据时间延缓效应可求出Δτ.即
由Δt＝
Δτ 1－vc22
＝5．0
s，解得Δτ＝4．0
s，即从飞船上
自我·检测区
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3．火箭以
3 5
c的速度飞离地球，在火箭上向地球发射一束高
能粒子，粒子相对地球的速度为
4 5
c，其运动方向与火箭
的运动方向相反.则粒子相对火箭的速度大小为 ( )
A．75c
B．5c
C．3357c
D．153c
本学案栏目开关
自我·检测区
解析由u＝1v＋＋vuuc′′ 2 ，可得－45c＝135＋c＋35cucu′2′ 解得u′＝－3357c，负号说明与v方向相反.
自我·检测区
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，短轴为1．49a的椭球体. 答案长轴为2a，短轴为1．49a的椭球体
本学案栏目开关
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自我·检测区
5．电子的静止质量m0＝9．11×10－31 kg. (1)试分别用焦和电子伏为单位来表示电子的静质能. (2)静止电子经过106 V电压加速后，其质量和速率各是多少？解析 (1)由质能方程得 E0＝m0c2＝9．11×10－31×(3×108)2 J ＝8．2×10－14 J＝81..26× ×1100－－1149 eV＝0.51 MeV.

高中物理优化方案物理：15.4 广义相对论简介课件(人教版选修3-4)

2.v≪c 时,vc2＝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. 3.微观粒子的速度很高,因此粒子运动的质量明显大于静质量.
例如:回旋加速器中被加速的粒子的质量会随粒子的加速明显增加.导致粒子圆周运动的周期变大. 它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步.回旋加速器加速粒子的最大能量因此受到了限制.
3．广义相对论的几个结论 (1)物质的_引__力___使光线弯曲． (2)引力场的存在使空间不同位置的_时__间__进___程__出现差别,引力场越强,时间__越__慢__.
核心要点突破
一、对质速关系式 m＝
m0 的理解 1－vc 2
1．式中 m0 是物体静止时的质量(也称为静质量),m 是物体以速度 v 运动时的质量.这个关系式表明:物体的质量会随物体速度的增大而增大.
广义相对论所作出的以上预言全部被实验观测所证实.还有其他一些事实也支持广义相对论.目前,
广义相对论已经在宇宙结构、宇宙演化等方面发挥主要作用.
课堂互动讲练
质速关系的应用
例1 某人测得一静止棒长为 l,质量为 m,于是求得此棒线密度为 ρ. (1)假定此棒以速度 v 在棒长方向上运动,此人再测棒的线密度应为多少？ (2)若棒在垂直长度方向上以速度 v 运动,它的线密度又是多少？(线密度 ρ＝ml )
3.水星近日点的进动:天文观测显示,行星的轨道并不是严格闭合的,它们的近日点(或远日点)有进动 (行星绕太阳一周后,椭圆轨道的长轴也随之有一点转动,叫做“进动”),这个效应以离太阳最近的水星最为显著,这与牛顿力学理论的计算结果有较大的偏差,而爱因斯坦的广义相对论的计算结果与实验观察结果十分接近.
m0 ， 1－vc 2

人教版物理选修3-4第15章第3、4节

物
的质量3．m质0的能关方系程式为：___m_＝_____1m_－_0__vc_2_____。
理
选修
质能方程：__E__＝__m_c_2_____。
人
质能方程表达了物体的质量m和它所具有的能量E之间的关系。
教
版
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3-4 ·
第十五章相对论简介
广义相对论简介
1．超越狭义相对论的思考
爱因斯坦思考狭义相对论无法解决的两个问题： (1)引力问题：万有引力理论无法纳入___狭__义__相__对__论____的框架；
新课标导学
物理
选修3-4 ·人教版
第十五章
相对论简介第三节狭义相对论的其他结论
第四节广义相对论简介
3-4 ·
第十五章相对论简介
※ 了解相对论速度变换公式 ※ 了解相对论质量公式 ※ 知道质能方程 ※ 了解广义相对性原理和等效原理 ※ 了解广义相对论的几个结论
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3-4 ·
3-4 ·
第十五章相对论简介
素养提升
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第十五章相对论简介
(多选)关于E＝mc2，下列说法中正确的是( AD )
A．质量为m的物体，就储存有mc2的能量
B．质量为m的物体，对应着mc2的动能
C．如果物体质量减少Δm，就将该质量转化为Δmc2的能量
教
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3-4 ·
第十五章相对论简介
相对论质量
1．经典力学物体的质量是___不__变____的，一定的力作用在物体上，产生的加速度也是 __一__定_____的，足够长的时间以后物体就可以达到____任__意__大__的____速度。

人教版高中物理选修3-4课件第15章-3-4

【审题指导】解答本题应把握以下两点： (1)质量发生明显变化，经典动能公式就不成立了． (2)由Δ E＝Δ mc2 知，电子能量发生变化，则质量也发生变化．
【解析】由动能定理，加速后电子增加的动能为： Δ Ek＝eU＝1.6×10－19×107 J ＝1.6×10－12 J 由Δ Ek＝Δ mc2 得电子增加的质量为： Δ m＝ΔcE2 k＝（1.36××11008－）122 kg＝1.78×10－29 kg 此时电子的质量为： m＝m0＋Δ m＝(9.1×10－31＋1.78×10－29) kg ＝1.871×10－29 kg
●教学流程设计
演示结束
狭义相对论的其他结论
1.基本知识 (1)相对论速度变换公式 ①公式：设高速行驶的火车的速度为 v，车上的人相对火车以速度 u′ 运动，那么人相对地面的速度为 u.
u＝1u＋′＋uc′v2v（人相对于车的运动方向与车同向） u＝1v－－uuc′2′v（人相对于车的运动方向与车反向）
1.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，静止物体没有质能 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Δ E＝Δ mc2 知质量与能量可以相互转化
【解析】物体具有的质量与质量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，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化，故选项 D 错误，B 正确；静止的物体也具有能量，称为静质能 E0，E0＝m0c2，m0 叫做静质量；E＝mc2 中能量 E 包括静质能 E0 和动能 Ek，而非物体的内能，故选项 A、C 错误．
【答案】 B
4. 已知太阳内部进行着激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为 4×1026J，则可算出( )

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－13
由 m＝
m0
v 1－ 2 c
2得
v＝c
m02 1－ 2 ＝2.82×108 m/s≈0.94c. m
【答案】
2.69×10－30 kg
0.94c
章末综合检测
本部分内容讲解结束
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D．瘦但不高，时钟变慢
【精讲精析】
根据长度的相对性,相对运动方向
长度减小,垂直于运动方向上的长度不变,所以这个人瘦但不高.运动的时钟变慢,故D正确. 【答案】 D
专题2
1．质速关系
质速关系和质能关系
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 之间的关系为 m＝ m0
例2
一个电子被电压为106 V的电场加速后,其质
量为多少?速率为多大?
【精讲精析】 Ek＝eU＝1.6×10
－19
×106 J＝1.6×10
－13
J
Ek＝mc2－m0c2， 1.6×10 Ek －31 m＝ 2 ＋m0＝ kg ＋ 9.1 × 10 kg 8 2 c 3×10 ≈2.69×10－30 kg
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＝mc ＝
2
m0c2
v 2 1 － c
＝

E0
v 2 1－ c
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.
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．
例1
假设地面上有一列车以接近光速的速度运
行,其内站立着一个中等身材的人,站在路旁的人
观察车里的人和时钟(与地面时钟相比),观察结果
是:
( ) A．一个矮胖子，时钟变慢 B．一个瘦高个，时钟变快 C．矮但不胖，时钟不快不慢
v 2 1－ c
.
(1)v≪c
v 2 时，＝0，此时有 c
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．
本章优化总结
知识网络构建本章优化总结
专题归纳整合
章末综合检测
知识网络构建
专题归纳整合
专题1
时空的相对性
1．“同时”的相对性在经典的物理学中,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 v 1－ 2 c 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， Δτ 则两者之间关系为：Δt＝ . v 1－ 2 c

【优化方案】物理人教版选修3-4精品课件第15章本章优化总结

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