【高中物理】2018-2019学年最新高二物理人教版选修3-4 课件：第十五章 相对论的诞生及时间和空间的相对性
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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.
2018_2019高中物理第十五章相对论简介第3_4节狭义相对论的其他结论广义相对论简介课件(人教版)选修3_4
1.相对论速度变换公式是什么?
答案：设高速火车的速度为v,车上的人以速度u'沿着火车前进
的方向相对火车运动,光在真空中的速度为c,则此人相对地面的速
度
������' + ������
1
+
������'������ ������2
为u=
。
2.什么是相对论的质量? 间答案：物体以1���-速���0������������度2 v运动时的质量为m,和它静止时的质量m0之
(3)物体的总能量E为动能与静质能之和,即E=Ek+E0=mc2(m为动 质量)。
(4)由质能关系式可知ΔE=Δmc2。 对于微观、高速运动的物体,其速度的叠加不再按照宏
观运动规律,而是遵守相对论速度变换公式。
探究一
探究二
问题导引 名师精讲 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
子的质量是静止时的几倍?
当回旋加速器把粒子加速到一定速度时,粒子在回旋加速器中就
不能再加速了(即使回旋加速器足够大),试解释其原因。 ������0
答案：(1)根据物体运动质量和静止质量之间的关系m= 代入数据可得此时电子的质量是静止时的5倍。
1-
������ ������
2
,
(2)回旋加速器的工作原理是利用电子在磁场中运动一个周期的
读一读
辨一辨
1.思考辨析。 (1)爱因斯坦质能方程违反了质量守恒定律。 ( ) 解析：不违反,它们是针对不同对象的两条规律。 答案：× (2)爱因斯坦在狭义相对论中就解决了非惯性系的问题和引力的 问题。 ( ) 解析：狭义相对论没有解决这两个问题。为了解决这两个问题, 爱因斯坦提出两个原理:广义相对性原理和等效原理,广义相对性 原理解决了狭义相对论中惯性参考系的问题,等效原理解决了万有 引力的问题。 答案：×
高二物理选修3-4光的颜色-色散ppt课件.ppt
水面上的油膜呈彩色
怎样形成的呢？
原理在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么
由于重力的作用，肥皂薄膜 将形成上薄下厚的楔形。
光从薄膜的前后两个表面反 射出来两个光波，这两列光 波的频率相同，产生干涉。
前表面 后表面
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
单色光
标准样板 薄片
被检测平面
(a)
(b)
(c)
注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
光在空气层的上下 表面发生反射,这两 束反射光发生干涉.
如果被检测表面的平整的,将看 到与底线平行的干涉条纹.
理解底边含义（相 对而言的）。
偏折角度
折射率越大，偏折角越大 ⑵棱镜能改变光的传播方向，但不改变光束的性质。
折射时光的色散: 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么
实验：一束白光经过棱镜后会发生什么现象?这一现
象说明了什么问题？
现象：白
光的色散
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
3.色散: 太阳光通过三棱镜后被分解成七种
色光,依次是红、橙、黄、绿、蓝、 靛、紫.
应用
1.检查物体表面的平整程度
2.增透膜
2018-2019学年高二下学期选修3-4机械振动单元复习归纳总结
2018-2019学年高二下学期选修3-4机械振动单元复习归纳总结一、知识网络二、知识要点梳理要点一、简谐运动1．定义物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。
－，是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。
凡是简谐运动沿振动方表达式为：F kx向的合力必须满足该条件；反之，只要沿振动方向的合力满足该条件，那么该振动一定是简谐运动。
2．几个重要的物理量间的关系要熟练掌握做简谐运动的物体在某一时刻（或某一位置）的位移x、回复力F、加速度a、速度v这四个矢量的相互关系。
（1）由定义知：F x ∝，方向与位移方向相反。
（2）由牛顿第二定律知：a F ∝，方向与F 方向相同。
（3）由以上两条可知：a x ∝，方向与位移方向相反。
（4）v 和x F a 、、之间的关系最复杂：当v a 、同向（即v F 、同向，也就是v x 、反向）时v 一定增大；当v a 、反向（即v F 、反向，也就是v x 、同向）时，v 一定减小。
3．从总体上描述简谐运动的物理量振动的最大特点是往复性或者说是周期性。
因此振动物体在空间的运动有一定的范围，用振幅A 来描述；在时间上则用周期T 来描述完成一次全振动所需的时间。
（1）振幅A 是描述振动强弱的物理量。
（一定要将振幅跟位移相区别，在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的而位移是时刻在改变的）（2）周期T 是描述振动快慢的物理量。
周期由振动系统本身的因素决定，叫固有周期。
任何简谐运动都有共同的周期公式：2mT kπ=（其中m 是振动物体的质量，k 是回复力系数，即简谐运动的判定式F kx =－中的比例系数，对于弹簧振子k 就是弹簧的劲度，对其它简谐运动它就不再是弹簧的劲度了）。
（3）频率也是描述振动快慢的物理量。
周期与频率的关系是1f T=。
4．表达式sin()x A t ωϕ=+，其中A 是振幅，22f Tπωπ==， ϕ是0t =时的相位，即初相位或初相。
2017-2018学年高二物理人教版选修3-4课件：本章整合15
本章整合
两个基本假设
狭义相对性原理 光速不变原理 同时的相对性 长度的相对性:������ = ������0
相对论时空观
������2 1- 2 ������ ������
2 ������ 1- 2 ������
时间间隔的相对性:Δ������ = 狭义相对论
相对论简介
相对论的速度变换定律:������ =
l=l0 1-
������ 2 。 ������
专题一
专题二
3.时间的相对性(时间延缓效应)。 在某运动的惯性系中发生了两个事件,在某参考系(例如地面)中的 观察者认为两个事件时间间隔Δt,比相对该参考系运动的惯性系 (例如飞船中)中观察者认为两个事件发生的时间间隔Δτ要长。
具体关系为 Δt= 慢了。
解析： 由太阳每秒钟辐射的能量 ΔE 可得其在 1 s 内失去的质 量为 Δm=
4 × 9 Δ������ ������2
=
4×1026 (3×108 )
2
kg=
4 × 9
1010 kg。
Δ������ ������ 7.008×1020 2×10
30
5 000 年内太阳总共减少的质量为 ΔM=5 000× 365× 24× 3 600× 1010 kg=7.008× 1020 kg,与总质量相比 P= = =
物质的引力使光线弯曲 强引力场附近的时间进程会变慢
专题一
专题二
专题一 相对论的时空观 1.“同时”的相对性。 在某一惯性参考系中,同时发生的两个事件,在另一个相对该惯 性系做匀速直线运动的惯性系中观测不再同时。其观测结果是沿 运动方向靠前的事件先发生。 2.长度的相对性(尺缩效应)。 沿杆方向与杆有相对运动的观察者所测得的杆的长度l比与杆相对 静止的观察者所测得的长度l0要小,具体关系为
两个基本假设
狭义相对性原理 光速不变原理 同时的相对性 长度的相对性:������ = ������0
相对论时空观
������2 1- 2 ������ ������
2 ������ 1- 2 ������
时间间隔的相对性:Δ������ = 狭义相对论
相对论简介
相对论的速度变换定律:������ =
l=l0 1-
������ 2 。 ������
专题一
专题二
3.时间的相对性(时间延缓效应)。 在某运动的惯性系中发生了两个事件,在某参考系(例如地面)中的 观察者认为两个事件时间间隔Δt,比相对该参考系运动的惯性系 (例如飞船中)中观察者认为两个事件发生的时间间隔Δτ要长。
具体关系为 Δt= 慢了。
解析： 由太阳每秒钟辐射的能量 ΔE 可得其在 1 s 内失去的质 量为 Δm=
4 × 9 Δ������ ������2
=
4×1026 (3×108 )
2
kg=
4 × 9
1010 kg。
Δ������ ������ 7.008×1020 2×10
30
5 000 年内太阳总共减少的质量为 ΔM=5 000× 365× 24× 3 600× 1010 kg=7.008× 1020 kg,与总质量相比 P= = =
物质的引力使光线弯曲 强引力场附近的时间进程会变慢
专题一
专题二
专题一 相对论的时空观 1.“同时”的相对性。 在某一惯性参考系中,同时发生的两个事件,在另一个相对该惯 性系做匀速直线运动的惯性系中观测不再同时。其观测结果是沿 运动方向靠前的事件先发生。 2.长度的相对性(尺缩效应)。 沿杆方向与杆有相对运动的观察者所测得的杆的长度l比与杆相对 静止的观察者所测得的长度l0要小,具体关系为
《绿色通道》高二物理选修3-4课件15-2时间和空间的相对性
• 【例5】如图15－2－5所示，A、B、C是三 个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C 分别放在两个火箭上，以速度vB、vC朝同 一方向飞行，且vB<vC，地面上的观察者 认为哪个时钟走得最慢？哪个走得最快？
• 图15－2－5 • 【答案】C钟走得最慢，A钟走得最快
【解析】地面上的观察者认为C钟走得最慢，因为
• B．在地面上的人看来，以10 km/s的速度 运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中 的宇航员却看到时钟是准确的
• C．在地面上的人看来，以10 km/s的速度 运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船
• D．当物体运动的速度v≪c时，“时间膨 胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
解析：按照相对论的观点，时间和空间都是相对的，
镜子的过程中，火车向前移动了一段距离， 镜子已跟随车厢移动到C，灯也从A移动到 D。光信号再从镜子反射到灯的过程中， 灯已从D移动到A′。设火车的速度为v，小 芳所测得的光信号往返时间为Δt。根据光 速不变原理，ACA′＝cΔt，应用勾股定理 可得
v2Δt2＝c2Δt2－h2。 这里用到了相对论的第二个假设，即对地面参考系
来说，光速也是c。以上两式消去h可得
Δt′＝Δt
1－vc 2。
因为
1－vc2＜1, 所以总有Δt＞Δt′。
• 【思维点悟】这是一个令人吃惊的结论： 光信号往返的时间，地面上的人(小芳)和 车厢里的人(小明)测量的结果不一样，地 面上的人测得的时间(Δt)要比车厢里的人 测得时间(Δt′)长些。
• 图15－2－2
• 【答案】B事件先发生。
• 【解析】以地面为参考系，A、B两个事件 同时发生，即如在A、B连线中点C放一时 钟，将同时接收到来自A、B的信号。设想 该时钟以与火箭相同的速度飞行，则先接 收到来自B的信号，后接收到来自A的信号， 即以火箭(或火箭上的人)为参考系，B事件 先发生。
高中物理,选修3---4,全册课件汇总
方法二 拟合法:
在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标， 把测量值输入计算机中作出这条曲线，然后按照计 算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看 弹簧振子的位移—时间的关系可以用什么函数表示。
四、简谐运动： 1、定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦 函数的规律，即它的振动图象（x—t图象）是一条 正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。如：弹簧 振子的运动。简谐运动是最简单、最基本的振动。 2、简谐运动的图象
第二个1/2周期： 7t 时间t(s) 6t
0
0
8t
0
9t
0
10t
0
11t
0
12t
0
位移 20.0 x(cm)
17.7
10.3
0.1
-10.1
-17.8
-20.0
坐标原点O－平衡位置 横坐标－振动时间t 纵坐标－振子相对于平衡位置的位移
描点法得到的位移---时间图像
你还能想到其它方法吗？
以位移替代时间
选修3—4 第十一章 机械振动
§11.2
简谐运动的描述
一、描述简谐运动的物理量 1、振幅A
是标量
（1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。 （2）物理意义：描述振动强弱的物理量 振幅的两倍（2A）表示振动物体运动范围
A
O
B
简谐运动OA = OB
一、描述简谐运动的物理量 2、周期和频率 —描述振动快慢的物理量 周期T：振子完成一次全振动所需要的时间 一次全振动：振动物体从某一初始状态开始， 再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完 全相同）所经历的过程。 频率f：单位时间内完成全振动的次数
生活中的物理， 你了解它们吗？
我见过
高中物理 第15单元《光谱和光谱分析》新人教版选修3-4
高二物理第15单元《光谱和光谱分析》新人教版选修3-4教学目的：1、掌握光谱的种类、产生条件及观察方法（包括分光镜的构造原理）2、了解光谱分析的原理、方法、特点和应用3、初步理解原子光谱规律性，是原子内部结构规律性的宏观表现教具：分光镜、小电珠、酒精灯、食盐、氢光谱管、感应圈、电源教学过程一、复习提问什么是光的色散？红外线、可见光、紫外线三种电磁波，它们产生的机理是什么？二、导入新课光波是由原子内部电子受到激发后产生的，由于各种物质的原子内部电子运动情况不同，所以它们发射的光波也不相同，都具有自已的特性。
因此，研究物体的发光或吸收光情况，就可以了解它的化学组成，方法是通过光谱的观察，进行光谱分析。
首先熟悉一下，观察光谱的工具----分光镜的构造原理。
如图所示，由平行光管A、三棱镜P 和望远镜筒B组成的。
如在MN处放有照相底片的装置就是一台摄谱仪。
1、分组分批观察不同光源产生的光谱。
（1）小电珠发光（2）酒精灯芯放些食盐，钠蒸气发光。
（3）接高压直流电源的氢光谱管。
2、学生区分三种光源的光谱的不同特点。
（一）发射光谱发射光谱——物体发光直接产生的光谱连续光谱——由连续分布的一切波长的光（一切单色光）组成的光谱。
由炽热的固体、液体及高压气体产生（产生条件）明线光谱——由一些不连续的亮线组成的光谱。
通常气压下，炽热的气体（稀薄气体）或金属蒸气产生的光谱，由游离状态的原子的发射而产生的，所以也叫原子光谱。
实验证明：每种元素的原子都有一定的明线光谱，每种原子只能发出具有本射特性的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线。
（二）吸收光谱吸收光谱——高温物体发出白光，通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱（条件）实验证明：各种原子的吸收光谱中的每一条暗线，都跟该种原子的明线光谱中的一条明线相对应。
这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光（特点）因此，吸收光谱中的暗线，也就是原子的特征谱线，只是通常看到的要比明线光谱中少一些。
2018-2019学年人教版高中物理选修3-4课件：11.4单摆
__质__点_____。
物
(2)实际做成的单摆，悬线的伸缩__越__小_____，质量___越__轻____，小球的质量
理 选 修
___越__大____，直径与线长相比可忽略，则越接近理想化的单摆。
3-4 ·
人 教 版
单摆的回复力
1．回复力的来源 摆球的重力沿__圆__弧__切__线____方向的分力。
人 教 版
〔对点训练1〕 (北京大学附中河南分校2016年高二下学期期中)关于单摆
振动过程中的受力，下列正确的说法是( C )
A．重力和摆线对摆球拉力的合力总是指向悬点
B．回复力是重力和摆线对摆球拉力的合力
C．回复力是重力沿切线方向的分力；重力的另一分力小于或等于摆线拉
力
D．回复力是重力沿切线方向的分力；重力的另一分力与摆线拉力平衡
B．摆球做简谐运动的回复力为F＝mgsinθ
C．摆球经过平衡位置时合力为零
D．摆球在运动过程中，经过平衡位置时，线的拉力为F′＝mgsinα
物
理 选
解题指导：将重力准确分解到沿斜面方向是解题的关键。
修
3-4 ·
人 教 版
解析：摆球做简谐运动的回复力由重力沿斜面的分力沿圆弧的切向分力来提
供，则回复力为 F＝mgsinθsinα，故选项 A 正确，B 错误；摆球经过平衡位置时，
力不是摆球所受的合外力。
物 理
(2)单摆的摆动不一定都是简谐运动，只有单摆做小角度(摆角小于5°)摆动时
选 修
才认为是简谐运动。
3-4 ·
人 教 版
将一个摆长为l的单摆放在一个光滑
的、倾角为α的斜面上，其摆角为θ，如图所示A，下列说法正确的是( )
A．摆球做简谐运动的回复力为F＝mgsinθsinα
高中物理新课标人教版选修3-4 配套课件15-3、4
一、狭义相对论的其他结论 1．相对论速度叠加公式 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. u′＋ v u＝ ，若人相对火车反向运动， u′取负值． u′ v 1＋ 2 c 根据此公式，若 u′＝ c，则 u＝ c，那么 c 在任何惯性系中都 是相同的．
－ 17
J.
Ek (2)因 Ek＝ (m－ m0)c2，有 m－ m0＝ 2 . c m－ m0 Ek 所以 ＝ m0 m 0 c2 1.6× 10 17 ＝ － 9.1× 10 31×3× 1082
－
＝ 0.02%.
(3)上述结果表明，加速后的电子的运动还属于低速的范畴， 1 因此可用 Ek＝ m0v2 来进行有关计算，有 2 v＝ 2Ek/m0＝ 2× 1.6× 10 17 m/s＝ 5.9×106 m/s. － 31 9.1× 10
二、有关相对质量的计算 例2：一观察者测出电子质量为2m0，求出电子速 度为多少？(m0为电子静止质量，c为光速)
解析：电子的运动质量是静止质量的 2 倍，运用质量公式 m＝ m0 v2 1－ c ，
可得 2m0＝
m0 v2 1－ c
3 解得 v＝ c＝ 0.866c. 2
答案：0.866c
－
答案：1.6×10－17 J 0.02% 5.9×106 m/s
三、综合、创新与拓展 例 3：一个原来静止的电子，经过 100 V 电压加速后的动能 是多少？质量改变了百分之几？速度是多少，此时能否使用公式 1 － Ek＝ m0v2？ (m0＝ 9.1×10 31 kg) 2
解析： (1)由动能定理得 Ek＝ eU＝ 1.6×10
－ 19
×100＝ 1.6× 10
人教版高中物理选修3-4教学课件：1.5
2t 间t，则周期 T . n 2
4.变摆长：将单摆的摆长变短(或变长)，重复实验三次，测出
相应的摆长l和周期T.
二、数据处理 1.平均值法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式
42l 中求出g值，最后求出g的平均值. g 2 T
设计如表所示实验表格
42 l 2 l ，作出T2- l图像，即以 2.图像法：由 T 2 得T g g 42 2 T 为纵轴,以l为横轴，其斜率 k ，由图像的斜率即可 g
另外摆球要选取密度大且质量分布均匀的钢球.
2.单摆摆球应在竖直平面内摆动，且摆角应小于5°. 3.测摆长l时，应为悬点到球重心的距离，球质量分布均匀时等 于摆线长加上小球半径. 4.应从摆球经过平衡位置时开始计时，以摆球从同一方向通过 平衡位置时计数. 5.适当增加全振动的测量次数，以减小测量周期的误差，一般 30次～50次即可.
加速度g＝______ m/s2.(取π 2＝9.86，结果保留3位有效数字)
(3)从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的 是( )
A.不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高
点时开始计时
B.开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小 球做全振动的次数 C.不应作t2-l图线，而应作图线t2-(l－ D.不应作t2-l图线，而应作图线t2-(l＋
5 学生实验：用单摆测定重力加速度
1.利用单摆测定当地的重力加速度. 2.掌握停表的使用和读数.
1.重力加速度的确定
2 4 l 由单摆公式 T 2 得 g 2 l ，实验时测出摆长l和周期 T g
T，代入公式就可以求出当地的重力加速度. 2.停表的使用和读数
停表的读数等于内侧分针的读数与外侧秒针的读数之和. 注意：(1)当内侧分针没有超过半格时，外侧秒针读小于30的 数字；超过半格时，外侧秒针读大于30的数字； (2)机械式停表只能精确到0.1 s，读数时不需估读.
4.变摆长：将单摆的摆长变短(或变长)，重复实验三次，测出
相应的摆长l和周期T.
二、数据处理 1.平均值法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式
42l 中求出g值，最后求出g的平均值. g 2 T
设计如表所示实验表格
42 l 2 l ，作出T2- l图像，即以 2.图像法：由 T 2 得T g g 42 2 T 为纵轴,以l为横轴，其斜率 k ，由图像的斜率即可 g
另外摆球要选取密度大且质量分布均匀的钢球.
2.单摆摆球应在竖直平面内摆动，且摆角应小于5°. 3.测摆长l时，应为悬点到球重心的距离，球质量分布均匀时等 于摆线长加上小球半径. 4.应从摆球经过平衡位置时开始计时，以摆球从同一方向通过 平衡位置时计数. 5.适当增加全振动的测量次数，以减小测量周期的误差，一般 30次～50次即可.
加速度g＝______ m/s2.(取π 2＝9.86，结果保留3位有效数字)
(3)从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的 是( )
A.不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高
点时开始计时
B.开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小 球做全振动的次数 C.不应作t2-l图线，而应作图线t2-(l－ D.不应作t2-l图线，而应作图线t2-(l＋
5 学生实验：用单摆测定重力加速度
1.利用单摆测定当地的重力加速度. 2.掌握停表的使用和读数.
1.重力加速度的确定
2 4 l 由单摆公式 T 2 得 g 2 l ，实验时测出摆长l和周期 T g
T，代入公式就可以求出当地的重力加速度. 2.停表的使用和读数
停表的读数等于内侧分针的读数与外侧秒针的读数之和. 注意：(1)当内侧分针没有超过半格时，外侧秒针读小于30的 数字；超过半格时，外侧秒针读大于30的数字； (2)机械式停表只能精确到0.1 s，读数时不需估读.
高中物理选修3-4全套精品PPT幻灯片讲义
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弹簧振子的位移—时间图象
• 1．建立坐标系 • 以小球的__________为坐标原点，沿着__________方向建立坐标轴。小球 平衡位置 它的振动 在平衡位置________ 时它对平衡位置的位移为正，在 ________时为负(以 水平弹簧振子为例)。 右边 • 2．位移——时间图象 左边 • 横坐标表示振子振动的 __________，纵坐标表示振子相对__________的位 移。 • 3．物理意义 时间 • 反映了振子的________随_______的变化规律。
知识自主梳理
机械振动与弹簧振子
• 1．机械振动 • (1)定义：物体(或物体的一部分)在某一________位置附近的往复运动， 中心 叫机械振动，简称振动。 • (2)特征：第一，有一个“中心位置”，即_______位置，也是振动物体 静止时的位置；第二，运动具有__________。
平衡
往复性
重点难点突破
• 一、实际物体看作理想振子的条件 • 1．弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子(小球)； • 2．构成弹簧振子的小球体积足够小，可以认为小球是一个质点； • 3．忽略弹簧以及小球与水平杆之间的摩擦力； • 4．小球从平衡位置被拉开的位移在弹性限度内。
• 二、对简谐运动的位移、速度和加速度的理解 • 1．简谐运动的位移
• A．振子在M、N两点所受弹簧弹力相同 • B．振子在M、N两点相对平衡位置的位移相同 • C．振子在M、N两点加速度大小相等 • D．从M点到N点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动 • 答案：C
• 解析：因位移、速度、加速度和弹力都是矢量，它们要相同必须大小 相等、方向相同。M、N两点关于O点对称，振子所受弹力应大小相等、 方向相反，振子位移也是大小相等，方向相反。由此可知，A、B选项 错误。振子在M、N两点的加速度虽然方向相反，但大小相等，故C选 项正确。振子由M→O速度越来越大，但加速度越来越小，振子做加 速运动，但不是匀加速运动。振子由O→N速度越来越小，但加速度越 来越大，振子做减速运动，但不是匀减速运动，故D选项错误。由以 上分析可知，正确答案为C。
《绿色通道》高二物理选修3-4课件15-1相对论的延生
• 知识点2 相对性原理与电磁规律 • (1)麦克斯韦电磁理论的困难 • 光是电磁波，由于真空介电常数和磁导率 是与参考系无关的常量，因此c也应是与 参考系无关。这就是说在任何参考系中测 得的光在真空中的速度都应该是同一数值。 • 但是，根据相对性原理，若以c表示某一 参考系O中测得的真空中光的速度，c′为 以v运动的O′系中测得的光在真空中的速 度，根据伽利略变换，光速就可能表示为 C，例如：
• 对应练习 • 2．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．物质的质量不变 • D．物体的能量与质量成正比
• 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。
• 力学的相对性原理和狭义相对性原理的区 别 • 力学的相对性原理指的是力学现象对一切 惯性系来说，都遵从同样的规律；或者说， 在研究力学规律时，一切惯性系都是等价 的、平权的。因此无法借助力学实验的手
图15－1－2
难道光的速度两个参考系不一样？
• ①参考系O′相对于参考系O静止时，人看 到的光速应是c； • ②参考系O′相对于参考系O以速度v向右运 动，人看到的光速应是c－v； • ③参考系O′相对于参考系O以速度v向左运 动，人看到的光速又是c＋v。 • (2)矛盾激发：“在不同的惯性系中光速不 同”——“任何参考系中光速度都应该是 同一数值”，说明相对性原理涉及到接近 光速的高速领域产生了明显的困难。
• 对应练习 • 1．下列物体的运动服从经典力学规律的 是 ( ) • A．自行车、汽车、火车、飞机等交通工 具的运动 • B．发射导弹、人造卫星、宇宙飞船的运 动 • C．物体运动的速率接近真空中的光速 • D．能量的不连续现象 • 解析：经典力学规律只适用于宏观、低速 物体的运动，所以A、B正确，C错误；能
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典题例解 【例 1】 假如一列火车以 0.75c(c 为光速)的速度向站台驶来, 从火车上向站台上的观测者发射一个光信号。 在火车上测得光离开 的速度是 c,根据过去熟悉的速度合成法则,光到达站台上的观测者 时,该观测者测得的光速是多少?根据狭义相对性原理,该观测者测 得的光速又是多少?哪种测法得出的光速是正确的? 思路分析:根据经典的速度合成法则,光相对于观测者的速度等 于光相对火车的速度与火车相对观测者的速度的矢量和。 解析:根据过去熟悉的速度合成法则,光相对于观测者的速度为 v=c+0.75c=1.75c;根据狭义相对性原理,光速与光源、观测者之间的 相对运动没有关系,故该观测者测得的光速仍为 c。 答案:1.75c c 由狭义相对性原理得出的光速是正确的
3.时间间隔的相对性 (1)经典的时空观:某两个事件,在不同的惯性系中观察,它们的 时间间隔总是相同的。 (2)相对论的时空观:某两个事件,在不同的惯性参考系中观察, 它们的时间间隔是不同的。 设 Δτ 表示相对事件发生在静止的惯性系中观测的时间间隔,Δt 表示相对事件发生在以 v 高速运动的参考系中观察同样两事件的时 间间隔,则它们的关系是 Δt=
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相对论的诞生
时间和空间的相对性
目标导航
学习 目标 重点 难点 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。 1.狭义相对论的两个基本假设。 2.时间与空间的相对性的理解。
思考探究 1.如何理解经典相对性原理? 答案:(1)惯性系:如果牛顿运动定律在某个参考系中成立,这个 参考系叫作惯性系,相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考 系也是惯性系。 (2)这里的力学规律是指“经典力学规律”。 (3)本原理可以有不同表示,比如:在一个惯性系内进行的任何力 学实验都不能判断这个惯性系是否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、时间和空间的相对性 1.“同时”的相对性 (1)经典的时空观:在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个 事件,在另一个惯性系中观察也是同时的。 (2)相对论的时空观:“同时”具有相对性,即在同一个惯性系中不 同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察不一定是同时 的。 2.“长度”的相对性 (1)经典的时空观:一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相 对运动而不同。 (2)相对论的时空观:“长度”也具有相对性,一条沿自身长度方向 运动的杆,其长度总比静止时的长度小。 设相对于杆静止的观察者认 为杆的长度为 l0,与杆有相对运动的人认为杆的长度为 l,杆相对于观 察者的速度为 v,则 l、l0、v 的关系是 l=l0 1������ 2 。 ������
一、
经典相对性原理与狭义相对论的两个基本假设
知识精要 1.惯性系和非惯性系:牛顿运动定律能够成立的参考系为惯性 系,相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。 牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。 2.伽利略相对性原理:力学规律在任何惯性系中都是相同的。 3.相对性原理与电磁规律:根据麦克斯韦的电磁理论,真空中的 光速在任何惯性系中都是一个常量,但是按照伽利略的相对性原理, 在不同惯性系中的光速应是各不相同的。 迈克耳孙—莫雷实验证明: 不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是相同的。 4.爱因斯坦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。
预习导引
一、经典相对性原理与狭义相对论的两个基本假设 1.经典的相对性原理 (1)惯性系:牛顿运动定律能够成立的参考系。相对一个惯性系 做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。 一般情况下,可认为大 地为惯性参考系。 (2)伽利略相对性原理:力学规律在任何惯性系中都是相同的。 2.狭义相对论的两个基本假设 (1)实验基础:不论光源与观测者做怎样的相对运动,光速都是一 样的。 (2)两个基本假设: 狭义相对性原 在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同 理 的 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
预习交流 1 伽利略相对性原理在电磁学领域遇到了什么困难? 答案:按照伽利略原理,光在不同的参考系中速度不同,其速度可 以等于 c,也可以大于或小于 c,关键看初始条件怎样,但根据麦克斯 韦的电磁场理论,电磁波速度是 c,这不需要初始条件,迈克耳孙—莫 雷实验证实了这一点,即伽利略相对性原理与另外的理论和事实相 矛盾。
激趣诱思
什么是时间?什么是空间?时间和空间有什么性质?经典物理学 对这些问题并没有正面回答。 但是从它对问题的处理上,我们体会到, 经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的,是绝对的,空间与 时间之间也是没有联系的。 那么,相对论的时空观是否也是这样认为 呢? 简答:相对论的时空 答案:我们经常讲速度是相对的,参考系选取不同,速度也不同, 这是经典力学中速度的概念,但是 1887 年迈克耳孙—莫雷实验中证 明的结论是:不论取怎样的参考系,光速都是一样的,也就是说光速的 大小与选取的参考系无关,光的速度是从麦克斯韦方程组中推导出 来的,它没有任何前提条件,所以这个速度不是指相对某个参考系的 速度。
迁移应用 光在真空中的传播速度为 c 与参考系的选取无关。一电梯以 v=0.5c 的速度向上运动,电梯轿厢的高为 h,按照经典理论,地面上的 人认为电梯底部的小灯泡发出的光到达顶部需要的时间是多少?电 梯中的人认为小灯泡发出的光传到顶部需要的时间又是多少?
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预习交流 2 1971 年人类将三只铯原子钟分别放到地面和喷气式飞机上验 证相对论:在地面将三个铯原子钟调整同步,把两个分别放在向东、 向西在赤道上空高速飞行的飞机上,飞行一周后与留在地面的铯原 子钟比较,你认为三只铯原子钟示数还一样吗?
答案:不一样,飞机上的原子钟比地面上的跑得慢,其中向东飞的 飞机上的钟比向西飞的更慢(因为地球在自西向东自转)。