高中物理 第五章 相对论归纳与整理5 粤教版选修3-4
高中物理选修课件第五章相对论归纳与整理
暗物质、暗能量问题探讨
暗物质
通过观测星系旋转速度等间接证据表明，宇宙中存在着大量不发光、不与电磁 波相互作用的物质，即暗物质。暗物质对于星系的形成和演化具有重要作用。
暗能量
观测发现宇宙膨胀正在加速，这表明存在一种具有负压强的能量——暗能量。 暗能量占据了宇宙中大部分能量密度，对于宇宙的演化具有决定性作用。
相对论在未来科技中的潜在应用
随着科技的不断发展，相对论可能在未来的某些领域发挥潜在作用，如高速交通、高精度 测量、新能源等领域。例如，利用相对论效应开发新的能源转换技术或提高测量精度等。
06
总结归纳与拓展延伸
关键知识点回顾总结
相对论的基本原理
时间膨胀与长度收缩
质能关系
爱因斯坦的相对论包括特殊相对论和 广义相对论。特殊相对论基于两个基 本原理——相对性原理和光速不变原 理，阐述了没有引力作用时的物理现 象。广义相对论则在特殊相对论的基 础上，引入了等效原理和广义协变原 理，描述了引力作用的物理现象。
质点在不同惯性参照系中表现
质点在不同惯性参照系中的表 现可以通过惯性参照系的变换
来描述。
01
惯性参照系变换
质点在不同惯性参照系中会出现 长度收缩、时间膨胀等相对论效
应。
02
物理现象
洛伦兹变换及其物理意义
洛伦兹变换
描述不同惯性参照系之间物理量变换关系的数学工具。
物理意义
洛伦兹变换是狭义相对论的基础，揭示了时空的相对性以及物理量在不同惯性参照系中的变换规律。通过洛伦兹 变换，可以推导出质点在不同惯性参照系中的速度、动量、能量等物理量的变换关系，从而深入理解狭义相对论 中质点的运动规律。
在相对论中，同时性不再是绝对的，而是 与观察者的运动状态有关。不同惯性参照 系中的观察者对于两个事件是否同时发生 可能会有不同的判断。
高中物理选修3-4相对论知识点
高中物理选修3-4相对论知识点相对论是物理选修3-4的重点内容，高中学生要了解哪些知识点?下面店铺给大家带来高中物理相对论知识点，希望对你有帮助。
高中物理相对论知识点一、狭义相对论的基本假设;狭义相对论时空观与经典时空观的区别爱因斯坦狭义相对性原理的两个基本假设：⑴狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的。
⑵光速不变原理：在不同的惯性参考系中，真空中的光速都是相同的。
即光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。
相对论的时空观：经典物理学的时空观(牛顿物理学的绝对时空观)：时间和空间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间没有任何联系。
相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观)：空间和时间都与物质的运动状态有关。
相对论的时空观更具有普遍性，但是经典物理学作为相对论的特例，在宏观低速运动时仍将发挥作用。
二、同时的相对性、长度的相对性、质能关系时间和空间的相对性(时长尺短)1.同时的相对性：指两个事件，在一个惯性系中观察是同时的，但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。
2.长度的相对性：指相对于观察者运动的物体，在其运动方向的长度，总是小于物体静止时的长度。
而在垂直于运动方向上，其长度保持不变。
长度收缩公式：3.时间间隔的相对性：指某两个事件在不同的惯性系中观察，它们发生的时间间隔是不同的。
高中物理选修3-4知识点1、机械振动：物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧来回做往复运动，叫做机械振动。
机械振动产生的条件是：①回复力不为零;②阻力很小。
使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力，回复力属于效果力，在具体问题中要注意分析什么力提供了回复力。
2、简谐振动：在机械振动中最简单的一种理想化的振动。
对简谐振动可以从两个方面进行定义或理解：①物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。
②物体的振动参量，随时间按正弦或余弦规律变化的振动，叫做简谐振动。
高中物理5.15.2课件粤教版选修34
二
知识(zhī shi)
精要
思考(sīkǎo)
探究
典题例解
迁移(qiānyí)
应用
一、经典相对性原理与狭义相对论的两个基本假设
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;
上都得到了验证。
第二十页，共20页。
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? (导学号51150081)
ℎ
答案:
0.5
ℎ
ℎ
解析:按照经典理论,以地面为参考系,则有 h=ct1-vt1,解得 t1= ;
0.5
ℎ
以电梯为参考系,则有 h=ct2,解得 t2= 。
第十二页，共20页。
故船身通过观测站的时间间隔为
Δt=
=
54
0.8×3×108
s=2.25×10-7 s。
(2)飞船上的宇航员测得船身通过观测站的时间间隔为
0
Δt'=
=
90
8
0.8×3×10
物理粤教版高二年级选修3-4第五章第1节狭义相对论的基本原理教学设计2.doc
第一节狭义相对论的基本原理（一）教材分析本节以经典的相对性原理与实验的矛盾来引入，通过爱因斯坦的“思想实验”，指明狭义相对论的核心：不同速度地方的时间是不一样的，时间会因相对速度而改变。
简明介绍狭义相对论基本原理，从相对论的基本原理出发对“同时的相对性”进行推理，更具体地说明“时间与物体的运动有关”。
（二）教学目标1、知识与技能（1）了解狭义相对论产生的背景和实验基础。
（2）了解狭义相对论的基本原理。
（3）了解相对论的主要结论“同时的相对性”。
2、过程与方法（1）通过了解19世纪末一些实验事实与经典时空观的矛盾，知道相对论产生的时代背景。
（2）通过了解爱因斯坦的“思想实验”，体会狭义相对论带来的变革首先是与“绝对时间”彻底决裂，认识到时间与运动速度有关。
（3）通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程，学习创立科学理论的基本方法——提出假设。
3、情感、态度与价值观（1）通过了解狭义相对论的诞生，从中认识物理学的发展和变革，体会物理理论必须以实验事实为依据，要经得起实验的检验。
（2）感受科学家客观求实、理性追求、批判创新的精神和富有创造性的想象力，启发学生勇于质疑，富于想象，培养思维的多向性和发散性。
（三）教学重点、难点重点：1、通过了解爱因斯坦的“思想实验”，体会狭义相对论带来的变革。
2、通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程，学习创立科学理论的基本方法。
难点：了解相对论的主要结论“同时的相对性”。
（四）教学用具：多媒体（五）教学过程一、引入新课师：同学们，你们能否复述牛顿三大运动定律的内容？（学生复述）师：以牛顿命名的三条定律是牛顿的经典力学的基础。
由于牛顿力学对科学和技术的发展起了巨大的推动作用，以致于在十九世纪末，有人认为经典物理学已是“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽的殿堂”，有人甚至声称今后的物理学的定律要到小数点以后几位之中去找了。
但是，进入二十世纪，物理学研究的领域开始深入到了微观、高速领域，这时人们发现牛顿力学在这些领域不再适用。
高中物理第五章相对论第四节广义相对论第五节宇宙学简介学案含解析粤教版选修3_4
第四节 广义相对论第五节 宇宙学简介宇宙学的新进展．一、广义相对论的大体原理1．等效原理在物理学上，引力场等效于一个做匀加速运动的参考系． 2．广义相对性原理广义相对论以为在任何参考系中，物理规律都是相同的．二、广义相对论的要紧结论 1．光线在引力场中偏转依照广义相对论，物质的引力会使光线弯曲，引力场越强，弯曲越厉害．2．引力红移依照广义相对论，引力场的存在使得空间不同位置的时刻进程显现不同．3．水星近日点的进动天文观测显示，行星的轨道并非是严格闭合的，它们的近日点（或远日点）有进动．三、人类对宇宙演化的熟悉1．爱因斯坦利用广义相对论来考察宇宙学，成立了现代宇宙学的第一个宇宙模型——由弯曲空间组成，没有边界没有中心，宇宙中有物质，但在整体上是无运动的，因此这是一个有限的、静态的宇宙．2．科学家们已经计算出宇宙的大小为×1026米～×1026米，年龄为×1010年～×1010年．四、宇宙学的新进展科学家在宇宙中探讨，发觉了许多新奇的现象，超新星的暴发，惊人的中子星，恐怖的“黑洞”，有趣的“白洞”和“虫洞”……对广义相对论的大体原理和几个结论的明白得．1．狭义相对论无法解决哪两个问题？答案：万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架和狭义相对论是惯性参考系之间的理论．2．如何明白得广义相对性原理？答案：广义相对性原理关键一点是适用于任何参考系．3．如何明白得等效原理？答案：咱们能够从引力场和匀加速参考系产生的成效上来考虑等效原理，引力场的作用是使物体加速向下运动，若是参考系是加速向上运动的，咱们将会观看到静止的物体也“向下”运动，它们二者产生的成效是一样的，因此称为等效原理．4．广义相对论的结论是如何验证的？答案：物质的引力使光线弯曲：1915年5月29日的一第二天全食，两支英国考察队别离赴几内亚湾和巴西观测，其结果证明了引力使光线弯曲的结论．这是广义相对论最先的证明．强引力场周围的时刻进程会变慢：引力红移现象已经证明了此结论．引力红移已经在天文观看中取得证明，宇宙中有一类恒星，体积小、密度大，叫做矮星，它们形成的引力场专门强，经观测，那里的原子发光的频率比同种原子在地球上发光的频率低，看起来偏红．这就证明引力红移的存在，也证明了强引力场周围的时刻进程会变慢．5．假设宇宙飞船是全封锁的，航天员与外界没有任何联系．可是航天员观看到，飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底．请分析这些物体运动的缘故及由此取得的结论．答案：飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的缘故可能是飞船正在向远离任何天体的空间加速飞行，也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中．事实上飞船内部的任何物理进程都不能告知咱们飞船究竟是加速运动仍是停泊在一个行星的表面．那个事实使咱们想到：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．在一个加速运动的参考系中观看，光束会弯曲吗？引力对光束的效应那个现象告知咱们什么？答案：弯曲引力的存在使空间变形．解析：在一个加速运动的参考系中观看，光束会弯曲，因为加速运动的参考系中显现的惯性力等效于引力，使得光线发生了弯曲，引力对光束的效应说明，引力的存在使空间变形．1．狭义相对论的相对性原理仅适用于惯性系，广义相对性原理适用于一切参考系．2．相对论力学并无推翻经典力学．经典力学是相对论在低速运动时的特例．1．以下说法中不正确的选项是（）．A．物质的引力使光线弯曲B．光线弯曲的缘故是由于介质不均匀而非引力作用C．在强引力的星球周围，时刻进程会变慢D．广义相对论能够说明引力红移现象答案：B解析：由广义相对论的结论知A、C、D均正确，B错误．2．以下哪些属于广义相对论的结论（）．A．尺缩效应B．时刻变慢C．光线在引力场中偏转D．水星近日点的进动答案：CD解析：证明广义相对论的实例有：①光线在引力场中偏转；②水星近日点的进动．3．人类第一个进入太空的宇航员是（）．A．美国人 B．苏联人C．中国人 D．德国人答案：B解析：苏联和美国是载人航天技术开展较早的国家．第一个登上月球的是美国宇航员阿姆斯特朗，第一个进入太空的是苏联宇航员加加林．中国于2003年10月16日实现载人航天．4．人类最先对宇宙的熟悉学说是（）．A．地心说 B．日心说C．大爆炸学说 D．以上说法都不正确答案：A解析：人类对宇宙的熟悉是一个渐近的进程，在人类历史上，相当长的时期内，人们以为地球是宇宙的中心，后来哥白尼提出了“日心说”，以为太阳是宇宙中心，后来人类对宇宙的起源进行探讨，物理学家伽莫夫提出了大爆炸学说．5．关于宇宙的成因，目前比较易被同意的是宇宙起源于______．答案：大爆炸解析：目前关于宇宙成因有许多说法，其中具代表性并为多数科学家所同意的是“大爆炸”学说，以为宇宙起源于一次大爆炸．尽管“大爆炸”学说受到很多人支持，但仍有很多不解之谜．。
物理选修3-4知识点总结
物理选修3-4知识点总结1.热力学热力学是研究热现象和功的变化关系的科学，主要包括物态方程、热力学过程、熵等内容。
2.相变相变是指物质状态从固体、液体、气体等一个物态到另外一个物态的过程，主要包括蒸发、凝结、熔化、凝固等过程。
3.热力学第一定律热力学第一定律是指能量守恒的定律，即能量可以从一种形式转化为另一种形式，但是总能量不会发生变化。
4.熵熵是一个描述系统无序程度的物理量，有可能在一个系统中的微观状态非常多，但是却有一种趋势朝向无序化的统计现象。
5.理想气体热力学理想气体包括玻义兹分子运动论、热力学方程、麦克斯韦分布函数、气体热力学过程等内容。
热力学第二定律是指热力学过程总是不可逆的，总是向着一个趋势不断发展，也就是不可能通过热力学过程来完全地将所有的热量转化为功。
7.热功定理热功定理是指热量和功之间总是恒定的而非取决于具体热力学过程的物理定律。
8.镜像对称镜像对称是指物理空间对称性，关于一些物理量的转化机制，可以在物理空间进行平移、旋转、缩放等变换。
9.超尺度现象超尺度现象包括量子物理学、相对论、广义相对论等内容，主要是对物理世界基本规律的深入研究，反映宏观世界与微观世界的关系。
10.进化论进化论是指生物种族的进化规律，主要分为生物胚胎学、遗传学、分子生物学等领域的分子机制、基础设施、分布规律等。
电动力学是研究电与磁的变化关系的科学，主要包括静电学、电磁感应、电导率、电磁波、电路等内容。
12.电场电场是一个描述空间的物理量，是用来描述以一个粒子所受力的场，主要是被电荷周围的引力场所产生的能量。
13.电荷电荷是电场密度的量子，是荷质比的物理量，是各种粒子中所包含的一种基本多粒子荷质比参数。
14.电磁波电磁波是指电场和磁场的空间交替变化，具有可逆性中流动的一种物理波。
总之，物理选修3-4包含的知识点非常多，这些知识点在高中物理学习中是很重要的。
为了更好地理解这些知识点，学生需要加强日常的自主学习，积极了解各种物理学的新进展和发现，掌握物理实验技巧，提升物理科学素养，从而更好地理解和运用这些知识点来解决实际问题。
高中物理第五章相对论第四节广义相对论第五节宇宙学简介宇宙学(2)课件粤教版选修3-4
2．广义相对论的时空结构
(1)引力的存在对时间的影响：在引பைடு நூலகம்场中，时钟变慢 ．
(2)引力的存在对空间的影响：引力的存在会使空间变形，
在引力方向上，空间间隔
不变．在与引力垂直的方
向上，空间间隔变
，短发生了弯曲．
3．广义相对论的实验检验 (1)水星近日点的进动 爱因斯坦用广义相对论引力场方程，经过复杂的数学运 算，得出水星近日点的进动还应有每百年43.03″的附加值， 这是时空弯曲对平方反比律的修正引起的． (2)光线在引力场中发生 弯曲 ．
(3)引力红移现象 引力场的存在使原子在太阳表面附近发出光比同类原子在地 球表面附近发出光，波长 长 、频率 低 、颜色偏 红 ． (4)雷达回波延迟：从地球上发出的雷达信号．经太阳附近到 达某一星球后再反射回地球，传播时间会有所 延迟 ．
二、探索宇宙 1．宇宙的起源
宇宙起源于一个“奇点”，在该奇点，温度为 无穷大 ， 物质密度为 无穷大 ，空间急剧 膨胀 ，即发生宇宙大 爆炸之后，宇宙不断 膨胀 ，温度不断 降低 ，大约经历 了150亿年，形成了我们今天的宇宙．
解析 根据广义相对论基本原理可知，选项A、D正确． 答案 AD
【例2】 下列说法中正确的是 ()
A．物质的引力使光线弯曲 B．光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用 C．在强引力的星球附近，时间进程会变慢 D．广义相对论可以解释引力红移现象
解析 从广义相对论的两个基本假设可以得出：物质的引力 使光线弯曲；引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出 现差别，如在矮星表面的引力很强，那里的时间进程变慢， 从而导致引力红移，所以正确的选项为A、C、D. 答案 ACD
2．宇宙里有什么 宇宙中有众多由恒星组成的星系，天穹上大多数光点是 银河系中的 恒星 ，太阳是银河系中的一颗 恒星 ．在太 阳系中除了八大 行星 外还有几十颗 卫星 、众多小行 星、难以计数的彗星和流星体等.
人教版高中物理选修3-4知识点整理及重点题型梳理] 相对论简介
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人教版高中物理选修3-4知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习相对论简介【学习目标】1．理解经典的相对性原理．2．理解光的传播与经典的速度合成法则之间的矛盾．3．理解狭义相对论的两个基本假设．4．理解同时的相对性．5．知道时间间隔的相对性和长度的相对性．6．知道时间和空间不是脱离物质而单独存在的7．知道相对论的速度叠加公式．8．知道相对论质量．9．知道爱因斯坦质能方程．10．知道广义相对性原理和等效原理．11．知道光线在引力场中的弯曲及其验证．【要点梳理】【相对论简介】要点一、相对论的诞生1．惯性系和非惯性系牛顿运动定律能够成立的参考系叫惯性系，匀速运动的汽车、轮船等作为参考系就是惯性系．牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系．例如我们坐在加速的车厢里，以车厢为参考系观察路边的树木房屋向后方加速运动，根据牛顿运动定律，房屋树木应该受到不为零的合外力作用，但事实上没有，也就是牛顿运动定律不成立．这里加速的车厢就是非惯性系．相对于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．伽利略相对性原理力学规律在任何惯性系中都是相同的．即任何惯性参考系都是平权的．这一原理在麦克尔逊—莫雷实验结果面前遇到了困惑，麦克尔逊—莫雷实验和观测表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的．3．麦克尔逊—莫雷实验（1）实验装置，如图所示．（2）实验内容：转动干涉仪，在水平面内不同方向进行光的干涉实验，干涉条纹并没有预期移动．（3）实验原理：如果两束光的光程一样，或者相差波长的整数倍，在观察屏上就是亮的；若两束光的光程差不是波长的整数倍，就会有不同的干涉结果．由于1M 和2M 不能绝对地垂直，所以在观察屏上可以看到明暗相间的条纹．如果射向1M 和2M 的光速不相同，就会造成干涉条纹的移动．我们知道地球的运动速度是很大的，当我们将射向M 的光路逐渐移向地球的运动方向时，应当看到干涉条纹的移动，但实际结果却看不到任何干涉条纹的移动．因此，说明光在任何参考系中的速度是不变的，它的速度的合成不满足经典力学的法则，因此需要新的假设出现，为光速不变原理的提出提供有力的实验证据．（4）实验结论：光沿任何方向传播时，相对于地球的速度是相同的．4．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，一切物理定律总是相同的．（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．【相对论简介】要点二、时间和空间的相对性1．“同时”是相对的A B 、两个事件是否同时发生，与参考系的选择有关．汽车以较快的速度匀速行驶，车厢中央的光源发出的闪光，对车上的观察者，这个闪光照到车厢前壁和后壁的这两个事件是同时发生的．对车下的观察者，他观察到闪光先到达后壁后到达前壁．这两个事件是不同时发生的．2．长度的相对性（尺缩效应）长度的测量方法：同时测出杆的两端M N 、的位置坐标．坐标之差就是测出的杆长．如果与杆相对静止的人认为杆长为l．与杆相对运动的人认为杆长为l．则l l=一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，而在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化．3．时间间隔的相对性（钟慢效应）某两个事件在不同的惯性参考系中观察，它们的时间间隔不一样．在与事件发生者相对静止的观察者测出两事件发生的时间间隔为τ∆，与事件发生者相对运动的观察者测得两事件发生的时间间隔为t∆．t∆=．4．相对论的时空观相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关．经典物理则认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间没有什么联系．虽然相对论更具有普遍性，但是经典物理学作为相对论在低速运动时的特例，在自己的适用范围内还将继续发挥作用．【相对论简介】要点三、狭义相对论的其他结论1．相对论速度变换公式相对论认为，如果一列沿平直轨道高速运行的火车对地面的速度为v，车上的人以速度u＇沿着火车前进的方向相对火车运动，那么这个人相对地面的速度2''1u v u u v c+=+． 理解这个公式时请注意：（1）如果车上的人的运动方向与火车的运动方向相反，则u ＇取负值．（2）如果v c ，'u c ，这时2'u v c 可忽略不计，这时相对论的速度合成公式可近似变为u u v =+＇（3）如果u ＇与v 的方向相垂直或成其他角度时，情况比较复杂，上式不适用．2．相对论质量相对论中质量和速度的关系为m =理解这个公式时请注意：（1）式中0m 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．这个关系式称为相对论质速关系，它表明物体的质量会随速度的增大而增大．（2）v c 时，近似地0m m =．（3）微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于光子质量．例如回旋加速器中被加速的粒子质量会变大，导致做圆周运动的周期变大后，它的运动与加在D 形盒上的交变电压不再同步，回旋加速器的加速能量因此受到了限制．3．质能方程爱因斯坦质能关系式：2E mc =．理解这个公式请注意：（1）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．（2）静止物体的能量为200E m c =，这种能量叫做物体的静质能．每个有静质量的物体都具有静质能．（3）对于一个以速率v 运动的物体，其动能222001)k E m c mc m c =-=-．（4）物体的总能量E 为动能与静质能之和，即20k E E E mc =+=（m 为动质量）．（5）由质能关系式可知2E mc ∆=∆．∆=（6）能量与动量的关系式E【相对论简介】要点四、广义相对论、宇宙学简介1．狭义相对论无法解决的问题（1）万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架．（2）惯性参考系在狭义相对论中具有特殊的地位．2．广义相对论的基本原理（1）广义相对性原理：爱因斯坦把狭义相对性原理从匀速和静止参考系推广到做加速运动的参考系，认为所有的参考系都是平权的，不论它们是惯性系还是非惯性系，对于描述物理现象来说都是平等的．（2）等效原理：在物理学上，一个均匀的引力场等效于一个做匀加速运动的参考系．3．广义相对论的几个结论（1）光线在引力场中偏转：根据广义相对论，物质的引力会使光线弯曲，引力场越强，弯曲越厉害．通常物体的引力场都太弱，但太阳引力场却能引起光线比较明显的弯曲．（2）引力红移：按照广义相对论，引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别．例如，在强引力的星球附近，时间进程会变慢，因此光振动会变慢，相应的光的波长变长、频率变小，光谱线会发生向红光一端移动的现象．光谱线的这种移动是在引力作用下发生的，所以叫“引力红移”．（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．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．（4）时间间隔与引力场有关，引力场的存在使得空间不同位置时间进程出现差别．（5）杆的长度与引力场有关．空间不是均匀的，引力越大的地方，长度越小．4．大爆炸宇宙学宇宙起源于一个奇点，在该奇点，温度为无穷大，密度为无穷大，空间急剧膨胀，即发生宇宙大爆炸．之后，宇宙不断膨胀，温度不断降低，大约经历200亿年形成我们今天的宇宙．宇宙还处于膨胀阶段，未来将会怎样演化，目前还不能完全确定．要点五、本章知识结构要点六、专题总结1．时空的相对性（1）“同时”的相对性：在经典的物理学上，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：①如果与杆相对静止的人认为杆长是0l ，与杆相对运动的人认为杆长是l，则两者之间的关系为：l l = ②一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．（3）“时间间隔”的相对性：运动的人认为两个事件时间间隔为τ∆，地面观察者测得的时间间隔为t ∆，则两者之间关系为：t ∆=．2．质速关系与质能关系（1）质速关系物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量0m 之间的关系：m =（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2E mc ===．其中200E m c =为物体相对于参考系静止时的能量．②物体的能量变化E ∆与质量变化m ∆的对应关系：2E mc ∆∆=．【典型例题】类型一、相对论的诞生例1如图所示，在列车车厢的光滑水平面上有一质量为 5 kg m =的小球，正随车厢一起以20 m/s 的速度匀速前进．现在给小球一个水平向前的 5 N F =的拉力作用，求经过10 s 时，车厢里的观察者和地面的观察者看到小球的速度分别是多少？【思路点拨】力学规律在任何惯性系中都是相同的．【答案】见解析【解析】对车上的观察者：物体的初速00v =，加速度21m/s F a m==， 经过10 s 时速度110 m/s v at ==．对地上的观察者解法一：物体初速度020 m/s v =，加速度相同21m/s F a m==． 经过10 s 时速度2030 m/s v v at =+=．解法二：根据速度合成法则()210 1020 m/s 30 m/s v v v =+=+=．【总结升华】在两个惯性系中，虽然观察到的结果并不相同，一个10 m/s ，另一个30 m/s ，但我们却应用了同样的运动定律和速度合成法则．也就是说，力学规律在任何惯性系中都是相同的．例2 考虑几个问题：（1）如图所示，参考系O ＇相对于参考系O 静止时，人看到的光速应是多少？（2）参考系O ＇相对于参考系O 以速度v 向右运动，人看到的光速应是多少？（3）参考系O 相对于参考系O ＇以速度v 向左运动，人看到的光速又是多少？【答案】三种情况都是c ．【解析】根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是c ，第二种情况应是c v +，第三种情况应是c v -，此种解法是不对的，而根据狭义相对论理论知，光速是不变的，都应是c ．【总结升华】麦克耳孙——莫雷实验证明了光速在任何惯性参考系中的速度是不变的，对于高速物体，伽利略速度合成法则不再适用．类型二、时间和空间的相对性例3（2014 长沙模拟)(1)某火箭在地面上的长度为L 0，发射后它在地面附近高速(约0.3c )飞过，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法正确的是________。
粤教版高中物理选修3-4：质能方程与相对论速度合成定理_课件1
3.对于质速关系 m= ������0
1-������������22
(1)这个关系式表明:物体的质量会随物体速度的增大而增大。
(2)u≪c时,
������ ������
2
=0,此时有m=m0,也就是说:低速运动的物体,可认
如图所示,小河中流水的速度是3 m/s,小船顺流而下,由于划船,它 相对于水的速度是1 m/s,那么船相对于河岸的速度是多少?假设水 流的速度是0.7c(c为真空中的光速),而小船相对于水的划行速度是 0.3c,还能这样求船相对于河岸的速度吗?
提示 如果物体的速度远小于真空中的光速,可以直接用u=u'+v,求 对地速度u。其中 v为参考系相对于地的速度,u'为物体相对参考系的 速度,u为物体对地速度。但当速度接近真空中的光速时就要考虑相 对论速度合成公式。
E=mc2,式中m是物体的质量,E是它具有的能量。
3.相对论速度合成定理 (1)公式:如图,火车行驶速度为v,人相对火车的速度是u'(v和u'同 向),那么人相对地面的速度为
u=1������+'+���������������'2���������。 (2)说明:若如图车上人的运动方向与火车运动方向相反,式中u'取 负值,若两者运动方向垂直或成其他角度,上式不适用。
为其质量与物体运动状态无关。
(3)微,如果u'和v都很大,例如u'=0.6c,v=0.6c,它们 的合速度会不会超过光速?如果u'和v更大些呢?
答案:u=10+.60���.���6+������������0·20.6.6������������=0.88c,u'和 v 更大些,只要 u'和 v 不超过光速, 可以证明 u 会更大一些,但不会超过光速。
高中物理选修3-4相对论简介
相对论简介教学目的：1．了解相对论的诞生及发展历程2．了解时间和空间的相对性3．了解狭义相对论和广义相对论的内容教学重点：时间和空间的相对性、狭义相对论和广义相对论教学难点：时间和空间的相对性教学过程：一、狭义相对论的基本假设牛顿力学是在研究宏观物体的低速（与光速相比）运动时总结出来的.对于微观粒子，牛顿力学并不适用，在这一章中我们还将看到，对于高速运动，即使是宏观物体，牛顿力学也不适用.19世纪后半叶，关于电磁场的研究不断深入，人们认识到了光的电磁本质.我们已经知道，电磁波是以巨大的速度传播的，因此在电磁场的研究中不断遇到一些矛盾，这些矛盾导致了相对论的出现.相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循的规律，而且改变了我们对于时间和空间的认识，它的建立在物理学和哲学的发展史上树立了一座重要的里程碑.经典的相对性原理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，相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系.我们引用伽利略的一段话，生动地描述了一艘平稳行驶的大船里发生的事情.“船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向各方向飞行，鱼向各个方向随意游动，水滴滴进下面的罐中；你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不比向另一方向用更多的力.你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相同.当你仔细观察这些事情之后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速的，也不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化.你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动”通过这段描述以及日常经验，人们很容易相信这样一个论述：力学规律在任何惯性系中都是相同的.这个论述叫做伽利略相对性原理.相对性原理可以有不同的表述.例如还可以表述为：在一个惯性参考系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对于另一个惯性参考系做匀速直线运动；或者说，任何惯性系都是平权的.在不同的参考系中观察，物体的运动情况可能不同，例如在一个参考系中物体是静止的，在另一个参考系中看，它可能是运动的，在不同的参考系中它们运动的速度和方向也可能不同.但是，它们在不同的惯性系中遵从的力学规律是一样的，例如遵从同样的牛顿运动定律、同样的运动合成法则……光速引起的困难自从麦克斯韦预言了光的电磁本质以及电磁波的速度以后，物理学家们就在思考，这个速度是对哪一个参考系说的？如果存在一个特殊的参考系O，光对这个参考系的速度是c，另一个参考系O′以速度v沿光传播的方向相对参考系O运动，那么在O′中观测到的光速就应该是c-v，如果参考系O′逆着光的传播方向运动，在参考系O′中观测到的光速就应该是c+v.由于一般物体的运动速度比光速小得多，c+v和c-v与光速c的差别很小，在19世纪的技术条件下很难直接测量，于是物理学家们设计了许多巧妙的实验，力图测出不同参考系中光速的差别.最著名的一个实验是美籍物理学家麦克尔逊设计的.他把一束光分成互相垂直的两束，一束的传播方向和地球运动的方向一致，另一束和地球运动的方向垂直，然后使它们发生干涉，如果不同方向上的光速有微小的差别，当两束光互相置换时干涉条纹就会发生变化.由于地球在宇宙中运动的速度很大，希望它对光速能有较大的影响.但是，这个实验和其他实验都表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是相同的.这些否定的结果使当时的物理学家感到震惊，因为它和传统的观念，例如速度合成的法则，是矛盾的.狭义相对论的两个假设上面的矛盾使我们面临一个困难的选择：要么放弃麦克斯韦的电磁理论，要么否定特殊参考系的存在.爱因斯坦选择了后者.他认为，既然在不同的惯性系中力学规律都一样，我们会很自然地想到，电磁规律在不同的惯性系中也是一样的，也就是说，并不存在某一个特殊参考系（例如地球参考系、太阳参考系，或者所谓的以太……）爱因斯坦把伽利略的相对性原理推广到电磁规律和一切其他物理规律，成为他的第一个假设：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的.这个假设通常称为爱因斯坦相对性原理.另一条假设是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动没有关系.这个假设通常叫做光速不变原理.这两个假设似乎是麦克尔逊实验的直接结论，为什么还要叫做假设？这是因为，虽然实验表明了假设所说的内容，但这终归是有限的几次实验.只有在从这两个假设出发，经过逻辑推理（包括数学推导）所得出的大量结论都与事实相符时，它们才能成为真正意义上的原理.同时的相对性作为相对论的两个假设的直接推论，现在讨论“同时”的相对性，以体会相对论描述的世界和我们日常的经验有多大的差别.我们研究两个“事件”的同时性.在这里，“事件”可以指一个光子与观测仪器的碰撞，也可以指闪电对地面的打击，还可以指一个婴儿的诞生……假设一列很长的火车在沿平直轨道飞快地匀速行驶.车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁，这是两个事件.车上的观察者认为两个事件是同时的.在他看来这很好解释，因为车厢是个惯性系，光向前、后传播的速度相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前后两壁（图甲）.车下的观察者则不以为然.他观测到，闪光先到达后壁，后到达前壁.他的解释是：地面也是一个惯性系，闪光向前、后传播的速度对地面也是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达前壁的时刻也就晚些（图乙），这两个事件不同时.在经典物理学家的头脑中，如果两个事件在一个参考系中看来是同时的，在另一个参考系中看来一定也是同时的，这一点似乎天经地义，无需讨论.但是，如果接受了爱因斯坦的两个假设，我们自然会得出“同时是相对的”这样一个结论.为什么在日常生活中没有人觉察到这种相对性？原来，火车运动的速度远远小于光速，光从车厢中央传播到前后两壁的短暂时间内，火车前进不了多大距离，因此地面观察者不会发现闪光到达前壁、后壁的时间差.时间和空间的相对性时间间隔的相对性经典物理学认为，某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们发生的时间差，也就是它们的时间间隔，总是相同的.但是，从狭义相对论的两个基本假设出发，我们会看到，时间间隔是相对的.还以高速火车为例，假设车厢地板上有一个光源，发出一个闪光.对于车上的人来说，闪光到达光源正上方h高处的小镜后被反射，回到光源的位置（如图甲），往返所用的时间为△t′.对于地面的观察者来说，情况有所不同.从地面上看，在光的传播过程中，火车向前运动了一段距离，因此被小镜反射后又被光源接收的闪光是沿路径AMB传播的光（图乙）.如果火车的速度为v，地面观察者测得的闪光从出发到返回光源所用时间记为△t，那么应用勾股定理可得这又是一个令人吃惊的结论：关于闪光从光源出发，经小镜反射后又回到光源所经历的时间，地面上的人和车上的人测量的结果不一样，地面上的人认为这个时间长些.更严格的推导表明，（1）式具有普遍意义，它意味着，从地面上观察，火车上的时间进程变慢了，由于火车在运动，车上的一切物理、化学过程和生命过程都变慢了：时钟走得慢了，化学反应慢了，甚至人的新陈代谢也变慢了……可是车上的人自己没有这种感觉，他们反而认为地面上的时间进程比火车上的慢，因为他们看到，地面正以同样的速度朝相反的方向运动！（１）式又一次生动地展示了时间的相对性.长度的相对性在这一小节中我们将要说明，高速火车上的一个杆，当它的方向和运动方向平行时，地面上的人测得的杆长要小于火车上的人测得的杆长！假设一个杆沿着车厢运动的方向固定在火车上，和车一起运动.在火车上的人看来，杆是静止的.他利用固定在火车上的坐标轴，测出杆两端的位置坐标，坐标之差就是他测出的杆长L′.地面上的人要利用固定在地面上的坐标轴，测出杆两端的位置坐标，坐标之差就是他测出的杆长L.可是，对于地面上的人，杆是运动的，要使这种测量有意义，他必须同时测出杆两端的位置坐标；如果在某一时刻测出杆一端的位置坐标，在另一时刻测出另一端的位置坐标，坐标之差就不能代表杆长了.火车上的人和地面上的人各自用上述方法测量随车运动的杆长，结果发现，L′＞L.他们两人的测量都是符合测量要求的，但测量结果不同，这跟同时的相对性有关.地面上的人认s为同时的两个事件（同时对A、B两端读数），火车上的人认为不是同时的.火车上的人认为，地面上的人对B端的读数早些，对A端的读数迟些，在这个时间内杆向前运动了一段距离，因而地面上的人测得的杆长比较短.（2）式具有普遍意义，也就是说，一个杆，当它沿着自身的方向相对于测量者运动时，测得的长度比它静止时的长度小，速度越大，差别也越大.这就是我们所说的空间的相对性.当杆沿着垂直于自身的方向运动时，测得的长度和静止时一样.可以想像这样一幅图景：一列火车以接近光的速度从我们身边飞驶而过，我们感到车厢变短了，车窗变窄了……火车越快，这个现象越明显，但是车厢和车窗的高度都没有变化.车上的人有什么感觉呢？他认为车上的一切都和往常一样，因为他和火车是相对静止的.但是，他却认为地面上的景象有些异常：沿线的电线杆的距离变短了，面对铁路线的正方形布告牌由于宽度变小而高度未变竟成了窄而高的矩形……时空相对性的实验验证从（l）、（2）两式可以看到，只有当两个参考系的相对速度可与光速相比时，时间与空间的相对性才比较明显.目前的技术还不能使宏观物体达到这样的速度，但是随着对微观粒子研究的不断深入，人们发现，许多情况下粒子的速度会达到光速的90％以上，时空的相对性应该是不可忽略的.事实正是如此.时至今日，不但狭义相对论的所有结论已经完全得到证实，实际上它已经成为微观粒子研究的基础之一.时空相对性的最早证据跟宇宙线的观测有关（1941年）.宇宙线是来自太阳和宇宙深处的高能粒子流，它和高层大气作用，又产生多种粒子，叫做次级宇宙线，它们统称宇宙线.次级宇宙线中有一种粒子叫做μ子，寿命不长，只有 3.0μs，超过这个时间后大多数μ子就衰变为别的粒子了.宇宙线中μ子的速度约为0.99c，所以在它的寿命之内，运动的距离只有约890m.μ子生成的高度在100km以上，这样说来宇宙线中的μ子不可能到达地面.但在实际上，地面观测到的宇宙线中有许多μ子，这只能用相对论来解释.我们说μ子的寿命为 3.0μs，这是在与它相对静止的参考系中说的.从地面参考系看，μ子在以接近光速的速度运动，根据（l）式，它的寿命比3.0μs长得多，在这样长的时间内，许多μ子可以飞到地面.如果观察者和μ子一起运动，这个现象也好解释.这位观察者看到，μ子的寿命仍是3.0μs，但是大地正向他扑面而来，因此大气层的厚度不是100km，由于长度的相对性，在他看来大气层比100km薄得多，许多μ子在衰变为其他粒子之前可以飞过这样的距离.相对论的第一次宏观验证是在1971年进行的.当时把铯原子钟放在喷气式飞机上作环球飞行，然后与地面上的基准钟对照.实验结果与理论预言符合得很好.相对论的时空观什么是时间？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好像一个大盒子（一个没有边界的盒子），它是物质运动的场所.至于某一时刻在某一空间区域是否有物质存在，物质在做什么样的运动，这些对于空间本身没有影响，就像盒子里是否装了东西对于盒子的性质没有影响一样.时间与此相似，它在一分一秒地流逝，与物质的运动无关.换句话说，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.相对论则认为有物质才有空间和时间，空间和时间与物质的运动状态有关.前面已经看到，在一个确定的参考系中观察，运动物体的长度（空间距离）和它上面物理过程的快慢（时间进程）都跟物体的运动状态有关.我们生活在低速运动的世界里，因此自然而然地接受了经典的时空观，过去谁都未曾有意识地考虑过空间与时间的性质.只有当新的实验事实引出的结论与传统观念不一致时，人们才回过头来认真思考过去对于空间和时间的认识.科学的发展和人对于自然界的认识就是这样一步一步地前进的.新科学没有全盘否定经典物理学，经典物理学建立在实验的基础上，它的结论又受到无数次实践的检验.虽然相对论更具有普遍性，但是经典物理学作为它在低速运动时的特例，在自己的适用范围内还将继续发挥作用.狭义相对论的其他三个结论我们不做推导而直接引入狭义相对论的三个重要结论.相对论速度叠加公式仍以高速火车为例.设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u为如果车上人的运动方向与火车的运动方向相反，则u′取负值.这两个速度的方向垂直或成其他角度时，（1）式不适用，这种情况不做讨论.按照经典的时空观，u=u′+v.而从（1）式来看，实际上人对地面的速度u比u′与v之和要小，不过只有在u′和v的大小可以与c相比时才会观察到这个差别.从（1）式还可以看出，如果u′和v都很大，例如十分接近光速，它们的合速度也不会超过光速，也就是说，光速是速度的极限.此外，当u′=c时，不论v取什么值，总有u=c，这表明，从不同参考系中观察，光速都是相同的，这和相对论的第二个假设一致.相对论质量按照牛顿力学，物体的质量是不变的，因此一定的力作用在物体上，产生的加速度也是一定的，这样，经过足够长的时间以后物体就可以达到任意大的速度.但是相对论的速度叠加公式告诉我们，物体的运动速度不能无限增加.这个矛盾启发我们思考：物体的质量是否随物体的速度而增大？严格的论证证实了这一点.实际上，物体以速度v运动时的质量m和它静止时的质量m之间有如下关系：微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量，这个现象必须考虑.例如，回旋加速器中被加速的粒子，在速度增大后质量增大，因此做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，所以回旋加速器中粒子的能量受到了限制.质能方程相对论另一个重要结论就是大家已经学过的爱因斯坦质能方程：E = mc（3）2它表达了物体的质量和它所具有的能量的关系.物体运动时的能量E和静时有以下近似关系于是知道：这就是过去熟悉的动能表达式.这个结果又一次让我们看到，牛顿力学是相对论力学在v<<c时的特例.。
物理粤教版高二年级选修3-4第五章第4节广义相对论教学课件
根据等效原理，飞船中的观察者也可以认为飞船没有加速运动， 而是在船尾方向存在一强引力物体，它的引力影响了飞船内的物 理进程。因此得出结论：引力能使光线弯曲。
光源vຫໍສະໝຸດ 飞船做匀速直线运动时， 飞船上的观察者看到的光的 径迹仍是一条直线
光源
a
飞船做匀加速直线运动 时，飞船上观察者记录下 来的径迹会是一条抛物线
广义相对论的三个已经得到证实 的主要结论是什么？
广义相对论的三个主要结论 1．光线在引力场中偏转
2．引力红移
3．水星近日点的进动
1、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？
结论：宇航员没有办法进行判断，因 为引力场与一个做匀加速运动的参考 系是等效的。
4 、有关广义相对论，下列说法错误的是： （ B）
A．广义相对论认为时空不是平直的，而是 弯曲的 B．天体之间的引力作用并不是时空弯曲的 结果，用广义相对论无法解释 C．在引力场存在的情况下光线是沿曲线传 播的 D．光在引力场中传播时，会产生红移效应
5、在外层空间的宇宙飞船上的一个以加 速度g=9.8m/s2向头顶方向运动的电梯中， 你举起一个小球自由释放，请说明小球 是做自由落体运动。 答：由广义相对论的等效原理可 知，一个均匀引力场与一个做加速运 动的参考系等价。当电梯向头顶方向 加速时，小球相对于电梯的加速度为 g=9.8m/s2，与在地球引力场中做自由 落体运动相同。
（2）．但是，在飞船的宇航员看来，地球上 发生的过程比飞船上发生的过程同样延缓 （因为相对于宇航员，地球向相反方向高速 运动），因此，他回到地球上后似乎应该看 到：尽管他自己的年龄已大了一岁，而他的 儿子还是一岁零几天的婴儿呢！
高中物理选修3-4知识点
高中物理选修3-4知识点章节名称定义（内容）公式标准单位第十一章机械振动第一节简谐运动弹簧振子1、小球静止时的位置叫平衡位置2、小球在平衡位置附近的往复运动是一种机械运动，简称振动，这样的系统称谓弹簧振子弹簧振子的位移——时间图象波形图象简谐运动及其图象1、如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。
2、简谐运动是最简单、最基本的振动3、弹簧振子的运动就是简谐运动第二节简谐运动的描述描述简谐运动的物理量1、振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离2、全振动：弹簧振子从通过平衡位置的时刻开始，第二次到达平衡位置时完成一次完整的振动。
这个振动过程称为一次全振动3、做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间叫振动的周期4、单位时间完成振动的次数叫振动的频率，单位赫兹5、周期性运动在各个时刻所处的不同状态叫相位Tf1=Hz简谐运动的表达式)2sin(ϕπ+=tTAx第三节简谐运动的回复力和能量简谐运动的回复力1、如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动2、把物体拉回平衡位置的力叫回复力kxF-=简谐运动的能量忽略阻力的损耗，在弹簧振子运动的任意位置，系统的动能与势能之和都是一定得第四节单摆单摆悬挂起来的物体在竖直平面内摆动，细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆单摆的回复力在偏角很小的情况下，单摆做简谐运动（摆长越长，周期越长）kxF-=用单摆测定重力加速度单摆做简谐运动的周期与摆长的二次方成正比，与重力加速度的二次方成反比，而与振幅、摆球质量无关224Tlgπ=第五节外力作用下的振动固有频率不受外力作用的振动叫固有振动，其振动频率叫固有频率阻尼振动振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动受迫振动系统在驱动力作用下的振动叫受迫振动共振驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振高中物理选修3-4知识点章节名称定义（内容）公式标准单位第十二章机械波第一节波的形成和传播波的形成和传播振动的传播称为波动，简称波横波和纵波1、质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波，在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷2、质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫做纵波，在纵波中，质点分布最密的位置叫做密部机械波借以传播的物质叫做介质，机械振动在介质中传播形成了机械波第二节波的图象正弦波如果波的图象是正弦曲线，这样的波叫做正弦波第三节波长、频率和波速波长在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫做波长频率、周期质点振动的频率和周期等于波的频率和周期波速机械波在介质中的传播速度由介质本身决定，在不同的介质中，波速是不同的第四节波的衍射和干涉波的衍射波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射（一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象）波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在其他重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和波的干涉频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小，这种现象叫做波的干涉（干涉也是波所特有的现象）第五节多普勒效应多普勒效应波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫做多普勒效应第六节惠更斯原理波面和波线振动状态相同的点组成的面叫波面，与波面垂直、代表波的传播方向的线叫做波线惠更斯原理在介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面波的反射波进入第二种介质时返回到第一种介质的现象波的折射波进入第二种介质后传播方向发生偏折的现象高中物理选修3-4知识点章节名称定义（内容）公式标准单位第十三章光第一节光的反射和折射反射定律和折射定律1、光从第一种介质射到第二种介质的分界面时，一部分光会返回到第一种介质，这个现象叫做光的反射，另一部分光会进入第二种介质，这个现象叫做光的折射2、反射定律反：射线与入射线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角这就是反射定律3、折射定律：折射光线与入射线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比4、在光的折射现象中，光路是可逆的1221sinsinn=θθ折射率光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率（光从真空射入任何介质时，入射角总是大于折射角）vcn=第二节全反射全反射1、光疏介质：折射率较小的介质2、光密介质：折射率较大的介质3、光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小4、全反射和临界角：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射。
粤教版高中物理选修3-4：时空相对性_课件1
1-
������ ������
2
=90×
1-0.82 m=54 m
故船身通过观测站的时间间隔为
Δt=������������
=
54 0.8× 3× 108
s=2.25×10-7 s。
(2)飞船上的宇航员测得船身通过观测站的时间间
隔为
Δt'=������������0
=
90 0.8× 3× 108
s=3.75×10-7
解析:经典时空观认为空间和时间是脱离物质存在的,是绝对的,空 间与时间之间也是没有联系的,其实是错误的,故A、B错误。因为相 对论时空观中空间和时间与物质的运动状态有关,在长度的相对性和 时间的相对性上都得到了验证。
答案:CD
谢谢Βιβλιοθήκη s。答案:(1)2.25×10-7 s (2)3.75×10-7 s
1、(多选)下面的说法中正确的是( ) A.因为时间是绝对的,所以我们在不同的参考系中观察到的时间 进程都是相同的 B.空间与时间之间是没有联系的 C.有物质才有空间和时间 D.在一个确定的参考系中观察,运动物体的空间距离和时间进程 跟物体的运动状态有关
3.怎样理解经典时空观与相对论时空观的区别?
答案:经典力学时空观:绝对的真实的数学时间,就其本质而言,是永 远均匀地流逝,与任何外界因素无关;绝对空间就其本质而言是与任 何外界事物无关的,它从不运动,并且永远不变。经典力学时空观的 几个具体结论:
(1)同时的绝对性:在一个参考系中的观察者在某一时刻观测到两 个事件,对另一参考系中的观察者来说是同时发生的,即同时性与观 察者做匀速直线运动的状态无关。
(2)时间间隔的绝对性:任何事件所经历的时间,在不同的参考系中 测量都是相同的,而与参考系的运动无关。
高中物理 第5章 相对论 第1节 狭义相对论的基本原理 第2节 时空相对性教师用书 粤教版选修3-4
2018版高中物理第5章相对论第1节狭义相对论的基本原理第2节时空相对性教师用书粤教版选修3-4编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018版高中物理第5章相对论第1节狭义相对论的基本原理第2节时空相对性教师用书粤教版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第一节狭义相对论的基本原理第二节时空相对性1．(2分)全息照相利用了下列哪些原理( )A．小孔成像B．光的干涉C．光的衍射D．激光是一种相干光【答案】BD2．（3分）对于激光的认识,以下说法中正确的是（)A．普通光源发出的光都是激光B．激光是自然界普遍存在的一种光C．激光是一种人工产生的相干光D．激光一定比普通光的强度大【解析】激光是原子受激辐射产生的光，是人工产生的一种相干光，与普通光源发出的光不同，所以C正确，A、B错误；激光用途不同，激光的强度大小不相同，激光不一定比普通光的强度大，D错误．【答案】C3．（3分）下面是四种与光有关的事实：①用光导纤维传播信号；②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度；③一束白光通过三棱镜形成彩色光带；④水面上的油膜呈现彩色．其中，与光的干涉有关的是（)A．①④ B．②④C．①③ D．②③【答案】B4．(2分）牛顿运动定律的适用范围是________．【答案】宏观、低速物体课标导思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.学生P62一、狭义相对论的基本原理1．爱因斯坦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，与光源的运动和观察者的运动无关．二、“同时"的相对性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．三、时空相对性1．时间间隔的相对性在一个对速度v匀速前进的车厢顶部有一平面镜，正下方有一光源(闪光光源)，车顶到光源距离为h,对火车上的人来说,光从光源经平面镜回到光源所经过的时间为Δt′＝错误!。
高中物理第5章相对论章末复习课课件粤教版选修3_4
2019/7/10
最新中小学教学课件
13
章末复习课
一、时空的相对性 1．“同时”的相对性 在经典的物理学上，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 1－vc2.
(2)电子经典力学的动能为 Ek＝12m0v2
电子相对论的动能为 Ek′＝12mv2
它们之比为：EEk′k ＝1212mm0vv22＝mm0＝
1－vc2＝0.14.
【答案】 (1)5.85×10－13J (2)0.14
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些 用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语 文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
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，则两者之间关系为：Δt＝