2010年高中物理自主学习同步讲解与训练_相对论

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1、第十五章 相对论简介第一节相对论的诞生第二节时间和空间的相对性第三节狭义相对论的其他结论第四节广义相对论简介 二.重点、难点解析（一）质能方程物体的质量m与它具有的能量之间的关系为：E=mc2，这就是爱因斯坦的质能方程，被誉为改变世界的方程。（1）一定量的质量与能量相对应，有质量必有能量，有能量必有质量。   （2）物体的能量与物体的质量成正比，质能方程还可写成：ΔE=Δm·c2，可见，一个量的变化必将带来另一个量的变化。 （二）长度的相对性观察者与被测物体有相对运动时，设尺子的固有长度为l0，尺子的测量长度为l，有：。即物体沿运动方向缩

2、短了。这就是相对论中长度的相对性，又称为洛伦兹收缩。（1）收缩只出现在运动方向上，在垂直于运动方向上，运动物体的长度没有变化。   （2）在低速空间，因v<

3、系运动方向不共线，此式不可用。   （3）由公式可知：u一定比u′+v小，但当u′<

4、权的。2.狭义相对论的两个基本假设（1）狭义相对性原理：即在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的。（2）光速不变原理：即真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。3.时间和空间的相对性（1）“同时”和“长度”的相对性①相对论认为：“同时”具有相对性，长度也具有相对性。②一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小，但在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化。设杆静止时长度为l0，杆沿自身长度方向运动，速度为v，那么它这样运动后的长度l与l0和v的关系是：（公式）（2）时间间隔的相对性①经典理论：某两个事件，在不同的惯性参考系中

5、观察，它们的时间间隔总是相同的②相对论：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，惯性系速度越大，惯性系中的物理过程进行得越慢。非但如此，惯性系中的一切物理、化学过程和生命过程都变慢了。设△τ表示静止惯性系中观测的时间间隔，△t表示高速（v）运动参考系中观察同样两事件的时间间隔，则它们的关系是：（公式）（3）相对论的时空观经典物理学认为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联系。相对论则认为空间和时间与物质的运动状态有关，是相对的。相对论更具有普遍性，经典物理学可作为相对论的特例，但它在自己的适用范

6、围内还将继续发挥作用。4.狭义相对论的其他结论（1）相对论速度变换公式①速度变换公式：设在高速的火车上，火车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿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。②结论：光速c是宇宙速度的极限。且相对任何参考系，光速都是一样的。（2）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，产生一定的加速度，足够长时间后物体可以达到任意的速度。②相对论：物体的质量随物体速度的增加而增大。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

7、是：，因为总有v

8、9.11×l0－31kg。（1）试用焦和电子伏为单位来表示电子的静能。（2）静止电子经过106V电压加速后，其质量和速率各是多少?解析：（1）由质能方程得：E=mc2=9.11×10－31×（