高中物理相对论

高中物理相对论是一门介绍相对论基础知识的学科。相对论是物理学中的一个重要分支，是描述物体在高速运动或强引力环境下特殊的物理效应的理论。相对论的发展对于科学技术的进步和人类对宇宙的认识有着重要的影响。

在高中物理相对论中，学生们将学习狭义相对论和广义相对论的基础知识。狭义相对论主要研究物体在相对静止状态下的运动规律，探究时间、空间、质量等物理量的变化规律；广义相对论则进一步研究物体在强引力环境下的运动规律，探究引力场和时空的弯曲效应。

学生们在学习高中物理相对论时需要具备一定的数学基础和物理基础，如向量、微积分、动力学等。同时，需要学生具备较强的逻辑思维能力和分析问题的能力。

通过学习高中物理相对论，学生们将能够更加深入地了解宇宙中的物理规律，理解世界的本质，同时也为未来的科学研究和技术开发奠定了坚实的基础。

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。 3、描述振动的物理量研究振动除了要用到位移、速度、加速度、动能、势能等物理量以外，为适应振动特点还要引入一些新的物理量。 ⑴位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段叫做位移。位移是矢量，其最大值等于振幅。 ⑵振幅A：做机械振动的物体离开平衡位置的最大距离叫做振幅，振幅是标量，表示振动的强弱。振幅越大表示振动的机械能越大，做简揩振动物体的振幅大小不影响简揩振动的周期和频率。 ⑶周期T：振动物体完成一次余振动所经历的时间叫做周期。所谓全振动是指物体从某一位置开始计时，物体第一次以相同的速度方向回到初始位置，叫做完成了一次全振动。高中物理选修3-4重点知识点简谐运动图象描述振动的物理量 (1)直接描述量： ①振幅A;②周期T;③任意时刻的位移t. (2)间接描述量： (3)从振动图象中的x分析有关物理量(v，a，F)

高中物理怎样讲相对论？

高中物理怎样讲相对论？高中物理中“相对论” 一章，如何备课？我想也是离不开以下三个教学原则的分析：本章教学如何定位？教学目标是什么？怎样完成教学？显然，相对论是物理学科中很难的理论，包括大学物理教授也未必就能运用相对论有关结论很顺利完成他人设置的练习题，而且对相对论相关结论的推导也未必明朗清晰、分析严密。其中最核心的障碍无疑是传统观念的束缚，而对于高中生来说，掌握的数学工具非常有限，这无疑又造成一大学习障碍。那么高中物理设置“相对论”的目的何在？是为了死记硬背几个公式，然后在考试中“套套公式”吗？或者是，要求学生灵活掌握相对论，并且灵活地解决一些课题，从而培养“分析实际问题、解决实际问题”的能力？如果是前者，无疑凸显应试教育的弊端；如果是后者，显然加重了学生的学习负担。那么，我们如何定位本章教学呢？教师用书说得好：对于大多数学生来说，不学相对论有关知识，对生活来讲没有任何影响！显然，这是从“知识有用论”这个角度否定了本章教学的必要性。但是，学科教学的必要性不单单从“知识是否直接有用”这个角度评价，还要考虑其它角度，例如培养学科素养。笔者认为，高中物理设置相对论内容，核心不在于相对论内容本身，而在于学科理论发展的演变概况，即凸显学科素养。

但是，如果高中教师“肤浅”地介绍学生并不是很熟悉的发展背景后，直接给出有关结论，简单分析公式中各物理量的意义，然后要求同学死记这些公式，那么很多学生就会陷入困惑中——在网络上初步调查了学生学习的体验——老师只告诉公式，为什么不讲解公式的推导？一旦学生对高中物理教师进入了“质疑”情绪中，那么所谓学科素养的培养就成为了笑柄。因此，博主备课时，力图引导学生自己推导一两个公式，享受“理论研究”的成功体验，而对于更复杂的结论，“鼓励”有志同学到大学去学习有关数学工具后，自己再体验其它公式的严密的数学推导。博主认为，“数学推导”很重要，但更重要的是观念的更新！爱因斯坦之所以“独享”相对论的发现者美誉，不在于他的数学推导，而在于他观念的更新——打破绝对时空观的束缚，进入了崭新的相对论的时空观之中。因此，鼓励同学们大胆地打破固有思维观念的束缚，敢于挑战权威，这无疑有利于创新素养的培养。阅读课本教材，教材试图理解了同时的相对性后，在这个基础上粗浅地体验尺缩效应，然后在推导钟慢效应。博主认为，可以通过图片形象地引导同学们“严密”地推导钟慢效应公式，在这个基础上再“严密”地推导尺缩效应，如此学生自己就能成功体验理论推导（这种推导自然是方法之一）。尽管这不是“重点”，但前面已经分析了这种教学的教育意

高中物理：第14章电磁波相对论简介

第14章电磁波相对论简介版块一知识点1变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场'电磁波的产生、发射、接收及其传播Ⅰ 1.麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 2．电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。3．电磁波：电磁场（电磁能量）由近及远地向周围传播形成电磁波。（1）电磁波是横波，在空间传播不需要介质。（2）v＝λf对电磁波同样适用。（3）电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。 4．发射电磁波的条件（1）要有足够高的振荡频率；（2）电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 5．调制：有调幅和调频两种方法。 6．电磁波的传播（1）三种传播方式：天波、地波、空间波。（2）电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3.0×108 m/s。 7．电磁波的接收（1）当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。（2）使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。（3）从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫作检波，检波是调制的逆过程，也叫作解调。 8．电磁波的应用

电视和雷达。知识点2电磁波谱Ⅰ 1.定义按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱。最强医用治疗知识点3狭义相对论的基本假设质速关系、质能关系' 相对论质能关系式Ⅰ 1.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

教科版高中物理必修3-4知识讲解相对论简介

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

高中物理相对论知识点

高中物理相对论知识点相对论是物理学中的一个重要概念，主要包括狭义相对论和广义相对论。狭义相对论主要研究高速运动物体的力学性质，广义相对论则是对引力的理论解释。下面将介绍一些高中物理中与相对论相关的知识点。 1. 光速不变性：根据狭义相对论的基本假设，光在真空中的速度是一个恒定值，即光速不随观察者的速度而改变。这一原理对于描述高速运动物体的力学性质至关重要。 2. 相对论速度叠加原理：在相对论中，物体的速度不再简单地相加，而是遵循相对论速度叠加原理。该原理指出，当两个物体以接近光速运动时，它们的相对速度并不简单地等于两个速度的矢量和，而是通过一个特殊的公式计算得出。 3. 时间的相对性：狭义相对论指出，时间不是绝对的，而是与观察者的运动状态有关。当一个物体以接近光速运动时，其时间会相对于静止观察者来说变慢，这就是所谓的时间膨胀效应。 4. 空间的相对性：狭义相对论还指出，空间也不是绝对的，而是与观察者的运动状态有关。当一个物体以接近光速运动时，其长度会相对于静止观察者来说变短，这就是所谓的长度收缩效应。 5. 质量增加：狭义相对论还预言了质量增加效应。当一个物体以接

近光速运动时，其质量会相对于静止观察者来说增加。这种质量增加效应被称为相对论质量增加。 6. 引力的相对论解释：广义相对论是对引力的理论解释。根据广义相对论，引力是由于物体弯曲了周围的时空而产生的。质量越大的物体会弯曲周围的时空越多，这就形成了引力场。 7. 弯曲时空的效应：根据广义相对论，弯曲的时空会影响物体的运动轨迹。光线在弯曲的时空中会发生偏折，这就是所谓的引力透镜效应。此外，弯曲时空还可以解释黑洞的存在，黑洞是由质量极大的物体引起的，其引力场极强，连光都无法逃离。 8. 物质与能量的等价性：狭义相对论还提出了著名的质能等价原理，即物质与能量是可以相互转化的。根据质能等价原理，质量为m的物体所对应的能量E等于m乘以光速的平方。 9. 时间延迟效应：根据狭义相对论，高速运动物体的时间会相对于静止观察者来说变慢。这一效应被广泛应用于GPS卫星导航系统中，因为卫星相对于地面观察者来说是以高速运动的，所以时钟会因为时间延迟效应而出现微小的差距，如果不考虑这个效应，导航系统的精度将大大降低。相对论是现代物理学中的重要理论，它改变了我们对时间、空间和引力的理解。狭义相对论描述了高速运动物体的力学性质，广义相

高中物理选修3-4同步训练：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

第3、4节狭义相对论的其他结论__广义相对论简介一、狭义相对论的其他结论 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 ，车上的人以速度u ′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么人相对地面的速度u 为u ＝ u ′＋v 1＋u ′v c 2 (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大而增大。物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间的关系是：m ＝ m 01－⎝⎛⎭ ⎫v c 2，因为总有v ＜c ，可知运动物体的质量m 总要大于它静止时的质量m 0。 3．质能方程 E ＝mc 2。二、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。 1.光速是宇宙速度的极限，相对任何参考系光速都是一样的。 2．物体的质量随物体速度的增大而增大，质能方程：E ＝mc 2。 3．广义相对论的基本原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的；一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。 4．广义相对论的结论：光线在引力场中偏转；引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现偏差。

(2)非惯性系问题：狭义相对论只适用于惯性参考系。它们是促成广义相对论的前提。 2．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。 3．广义相对论的几个结论 (1)光线经过强引力场发生弯曲。 (2)引力红移：引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现了差别。而使矮星表面原子发光频率偏低。 1．自主思考——判一判 (1)只有运动物体才具有能量，静止物体没有质能。(×) (2)一定的质量总是和一定的能量相对应。(√) (3)E ＝mc 2中能量E 其实就是物体的内能。(×) (4)狭义相对论适用于任何参考系。(×) 2．合作探究——议一议爱因斯坦提出狭义相对论后，为什么还要提出广义相对论？提示：爱因斯坦提出狭义相对论后，遇到了狭义相对论无法解决的两个问题：万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架；惯性参考系在狭义相对论中具有特殊的地位。为了解决这两个问题，爱因斯坦又向前迈进了一大步，提出了广义相对论。 1．相对论质量相对论中质量和速度的关系为m ＝ m 01－⎝⎛⎭ ⎫v c 2。理解这个公式时请注意： (1)式中m 0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。

高中物理相对论简介

高中物理相对论简介高中物理相对论介绍 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。相对于一个惯性系做变速运动的另一个参考系是非惯性系，在非惯性系中牛顿运动定律不成立。 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、狭义相对性原理：一切物理定律在任何惯性系中都是相同的。 4、广义相对性原理：物理规律在任何参考系中都是相同的。 5、经典速度变换公式(是矢量式) 6、狭义相对论的两个基本假设： (1)狭义相对性原理，如3所述; (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。 7、广义相对论的两条基本原理： (1)广义相对性原理 (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。

8、由狭义相对论推出的六个重要结论(所有结论都已经完全得到证实)： (1)“同时”是相对的。 (2)长度是相对的。 (3)时间是相对的。 (4)质量是相对的。 (静质量)是在相对被测物静止的参考系中所测得的质量(动质量)是在相对被测物以速运动的参考系中所测得的质量。 (5)相对论速度变换公式 (6)相对论质能关系公式： 9、由广义相对论得出的几个结论： (1)物质的引力场使光线弯曲。如远处的星光经过太阳附近时发生偏折。 (2)物质的引力场使时间变慢。如引力红移：同种原子在强引力场中发光的频率比在较小引力场中发光的频率低。 10、根据经典相对性原理：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相对于另一个惯性系做匀速直线运动。 11、狭义相对论指出：光速C是自然界中速度的极限。 12、根据广义相对论：一个参考系内部的任何物理过程都不能告诉我们，该参考系是在做加速运动，还是停留在一

高中物理奥赛之相对论—4.2.基本粒子间的相互作用

§4.2、基本粒子间的相互作用 4．2．1、四种基本的相互作用一切物质归根结底都是由基本粒子组成的。基本粒子间的相互作用属于基本的相互作用。实践证明，基本的相互作用有四种： 1、引力作用在宏观上，特别是对于天体，引力作用是极其重要的。但是，对于基本粒子来说，比起其他相互作用来，引力作用极其微弱，可不予以考虑。 2、弱相互作用强度远小于电磁相互作用和强相互作用，存在于除光子外所有粒子之间的一种短程用用。 3、电磁相互作用直接存在于带电的粒子之间。 4、强相互作用存在于夸克之间。介子或重子之间的相互作用是夸克间强相互作用的间接表现，核子之间的相互作用即核力属强相互作用。这四种的基本相互作用，按由强到弱排列，它们的相对强度为强相互作用电磁相互作用弱相互作用引力相互作用 1 210- 1410- 39 10- 正像电和磁是电磁相互分用的两个不同的表现方面一样，科学家们认为，电磁和弱相互作用两者是电-弱相互作用的两个不同的表现方面。近年来，电弱统一的理论获得了成功。传递相互作用的粒子相互作用的本质是什么呢？在电学部分，我们知道，带电粒子是通过电磁场传递力的。电磁场的传播就是电磁波，其量子是光子。所以，带电粒子是通过交换光子发生相互作用的。传递相互作用的粒子又称媒介子。光子是一切带电粒子间电磁相互作用的媒介子。

轻子之间不存在强相互作用。轻子或重子之间都存在弱相互作用。弱相互作用的媒介子又称为中间玻尔色子或弱介子。理论预言有 + W 、-W 、和30 Z 种弱介子。它们的质量都很大，自旋都等于1，在本世纪80年代，这三种媒介子先后被实验所证实。夸克之间存在强相互作用。强相互作用的媒介子称为胶子。胶子的静质量为0，电荷为0，自旋等于1，但带有色荷。夸克或胶子都没有被分离出来而直接观测到。为什么没有单个的夸克出现呢？理论上认为，夸克之间的相互作用随着夸克之间的距离增加而加大，以致巨大的撞击能量未分离开夸克，而产生了两个或三个夸克组成的强子。这个理论又称为夸克的禁闭理论。按照这个理论，单个夸克是不能从强子中分离出来的。 §4、3 其他 4．3．1、、黑洞黑洞是指光子无法脱离其引力，因而接收不到从它射出的光子，所以称为黑洞。可以认为光子具有质量 2c hv m = 。设星体是一个质量为M ，半径为R 的均匀球。则质量为m 的光子在星球表面所受到的引力为 222c R hv M G R Mm G f ??=? = 光子以光速c 作半径为R 的圆周运动的向心加速度R c a 2 = 。当引力大于向心力时，光子不会外溢，即f>ma 有： R c c hv R c hv M G 2 222? >??

高中物理题目解答的相对论原理

高中物理题目解答的相对论原理相对论是现代物理学的重要理论之一，它对于解答高中物理题目也具有很大的指导意义。在本文中，我将以几个具体的例题为例，通过分析和解答，说明相对论原理在高中物理题目中的应用。例题一：一个质子以0.8c的速度运动，求其动能。解答：根据相对论动能公式，动能E=mc^2/(1-(v/c)^2)，其中m为质子的质量，c为光速，v为质子的速度。代入已知数据，得到动能E=mc^2/(1-0.8^2)=4mc^2/3。这个例题涉及到相对论动能的计算，考察了学生对相对论公式的运用和理解。例题二：一个物体以0.6c的速度运动，求其长度收缩的比例。解答：根据洛伦兹收缩公式，长度L'=L*√(1-(v/c)^2)，其中L为物体的静止长度，L'为运动长度，v为物体的速度，c为光速。代入已知数据，得到L'=L*√(1- 0.6^2)=L*0.8。这个例题考察了学生对相对论中长度收缩的理解和计算。例题三：一个光子以c的速度运动，求其动量。解答：根据相对论动量公式，动量p=mv/√(1-(v/c)^2)，其中m为光子的质量， v为光子的速度，c为光速。由于光子质量为零，所以动量p=0/√(1-(1/c)^2)=0。这个例题考察了学生对相对论中光子动量为零的理解。通过以上例题的解答，我们可以看出相对论在高中物理题目中的应用。相对论的基本原理是光速不变原理和等效原理。光速不变原理指出，在任何惯性系中，光的速度都是恒定不变的，不受光源和观察者的相对运动影响。等效原理指出，任何惯性系中的物理现象，都可以用另一个匀速相对运动的惯性系来描述，物理定律在不同惯性系中是等效的。在解答高中物理题目时，我们可以运用相对论的原理，特别是光速不变原理，来分析和解答问题。例如，在动能计算中，相对论动能公式的推导基于光速不变原

高中物理《狭义相对论的其他结论广义相对论简介》

第3节狭义相对论的其他结论第4节广义相对论简介 1．知道相对论速度变换公式、相对论质量和质能方程。 2．了解广义相对性原理和等效原理。 3．初步了解广义相对论的几个主要结论以及主要观测证据。一、狭义相对论的其他结论 1．相对论速度变换公式：设高速行驶的火车的对地速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么人相对地面的速度□01u＝u′＋v 1＋ u′v c2 ，若人和车的运动方向相反，式中u′取□02负值。 2．相对论质量 (1)经典力学中物体的质量是□03不变的，一定的力作用在物体上，产生一定的□04加速度，经过足够长的时间后，物体可以达到任意的速度。 (2)相对论中物体的质量随物体速度的增加而□05增大。物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系是：□06m＝m0 1－ ⎝ ⎛ ⎭ ⎪ ⎫v c 2 。 3．质能方程：□07E＝mc，式中E是物体具有的能量，m是物体的质量。二、广义相对论简介 1．广义相对论的基本原理 (1)广义相对性原理：在□01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□02匀加速运动的参考系等价。 2．广义相对论的几个结论 (1)光线弯曲：物体的□03引力使光线弯曲。 (2)引力红移：引力场的存在使得空间不同位置的□04时间进程出现差别，引

力越强，时间进程越慢，从而使矮星表面原子发光频率□ 05偏低，看起来偏红。判一判 (1)物体的质量发生变化时，能量一定发生变化。() (2)质量是物体的固有属性，因此在任何情况下都不会发生改变。() (3)只有运动物体才具有能量，静止物体没有能量。() 提示：(1)√(2)×(3)× 想一想 (1)如果物体高速运动，速度的变换公式是什么？提示：设参考系O′相对参考系O以速度v运动，某物体以速度u′沿着参考系O′前进的方向运动，则在参考系O中观测到它的速度u＝ u′＋v 1＋ u′v c2 。 (2)物体的运动质量和静止质量谁更大一些？提示：相对论质量公式m＝ m0 1－ ⎝ ⎛ ⎭ ⎪ ⎫v c 2 ，v越大，则m越大，并且m≥m0，即运动质量比静止质量更大一些。课堂任务狭义相对论的其他结论 1．相对论速度变换公式 (1)速度变换公式如图所示，火车对地面的速度为v，火车上的人以速度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为u＝ u′＋v 1＋ u′v c2 。

高中物理竞赛教程(超详细) 第十九讲相对论初步知识

高中物理竞赛原子物理学教程第一讲原子物理第二讲相对论初步知识第二讲相对论初步知识相对论是本世纪物理学的最伟大的成就之一，它标志着物理学的重大发展，使一些物理学的基本概念发生了深刻的变革。狭义相对论提出了新的时空观，建立了高速运动物体的力学规律，揭露了质量和能量的内在联系，构成了近代物理学的两大支柱之一。 §2. 1 狭义相对论基本原理 2、1、1、伽利略相对性原理 1632年，伽利略发表了《关于两种世界体系的对话》一书，作出了如下概述：相对任何惯性系，力学规律都具有相同的形式，换言之，在描述力学的规律上，一切惯性系都是等价的。这一原理称为伽利略相对性原理，或经典力学的相对性系原理。其中“惯性系”是指凡是牛顿运动定律成立的参照系。 2、1、2、狭义相对论的基本原理 19世纪中叶，麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁理论，又称麦克斯韦电磁场方程组。麦克斯韦电磁理论不但能够解释当时已知的电磁现象，而且预言了电磁波的存在，确认光是波长较短的电磁波，电磁波在真空中的传播速度为一常数，秒米/100.38 ⨯=c ，并很快为实验所证实。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不变的。科学家们为了寻找以太做了大量的实验，其中以美国物理学家迈克耳孙和莫雷实验最为著名。这个实验不但没能证明以太的存在，相反却宣判了以太的死刑，证明光速相对于地球是各向同性的。但是这却与经典的运动学理论相矛盾。爱因斯坦分析了物理学的发展，特别是电磁理论，摆脱了绝对时空观的束缚，科学地提出了两条假设，作为狭义相对论的两条基本原理： 1、狭义相对论的相对性原理在所有的惯性系中，物理定律都具有相同的表达形式。这条原理是力学相对性原理的推广，它不仅适用于力学定律，乃至适合电磁学，光学等所有物理定律。狭义相对论的相对性原理表明物理学定律与惯性参照系的选择无关，或者说一切惯性系都是等价的，人们不论在哪个惯性系中做实验，都不能确定该惯性系是静止的，还是在作匀速直线运动。 2、光速不变原理在所有的惯性系中，测得真空中的光速都等于c ，与光源的运动无关。迈克耳孙—莫雷实验是光速不变原理的有力的实验证明。事件任何一个现象称为一个事件。物质运动可以看做一连串事件的发展过程，事件可以有各种具体内容，如开始讲演、火车到站、粒子衰变等，但它总是在一定的地点于一定时刻发生，因此我们用四个坐标（x ，y ，z ，t ）代表一个事件。间隔设两事件（1111,,,t z y x ）与（2222,,,t z y x ），我们定义这两事件的间隔为 ()()()()2 122 122 122 1222z z y y x x t t c s -------= 间隔不变性设两事件在某一参考系中的时空坐标为（1111,,,t z y x ）与（2222,,,t z y x ），其间隔为

高中物理相对论知识点归纳

高中物理相对论知识点归纳高中物理相对论知识点归纳显然，相对论是物理学科中很难的理论，包括大学物理教授也未必就能运用相对论有关结论很顺利完成他人设置的练习题，而且对相对论相关结论的推导也未必明朗清晰、分析严密。其中最核心的障碍无疑是传统观念的束缚，而对于高中生来说，掌握的数学工具非常有限，这无疑又造成一大学习障碍。那么高中物理设置“相对论”的目的何在？是为了死记硬背几个公式，然后在考试中“套套公式”吗？或者是，要求学生灵活掌握相对论，并且灵活地解决一些课题，从而培养“分析实际问题、解决实际问题”的能力？如果是前者，无疑凸显应试教育的弊端；如果是后者，显然加重了学生的学习负担。那么，我们如何定位本章教学呢？教师用书说得好：对于大多数学生来说，不学相对论有关知识，对生活来讲没有任何影响！显然，这是从“知识有用论”这个角度否定了本章教学的必要性。但是，学科教学的必要性不单单从“知识是否直接有用”这个角度评价，还要考虑其它角度，例如培养学科素养。高中物理设置相对论内容，核心不在于相对论内容本身，而在于学科理论发展的演变概况，即凸显学科素养。但是，如果高中教师“肤浅”地介绍学生并不是很熟悉的发展背景后，直接给出有关结论，简单分析公式中各物理量的意义，然后要求同学死记这些公式，那么很多学生就会陷入困惑中——在网络上初步调查了学生学习的体验——老师只告诉公式，为什么不讲解公式的推导？一旦学生对高中物理教师进入了“质疑”情绪中，那么所谓学科素养的培养就成为了笑柄。因此，博主备课时，力图引导学生自己推导一两个公式，享受“理论研究”的.成功体验，而对于更复杂的结论，“鼓励”有志同学到大学去学习有关数学工具后，自己再体验其它公式的严密的数学推导。博主认为，“数学推导”很重要，但更重要的是观念的更新！爱因斯坦之所以“独享”相对论的发现者美誉，不在于他的数学推导，

高中物理第十二讲狭义相对论基础

第十二讲狭义相对论基础一、知识点击 1．力学相对性原理和伽利略变换如图12一1，S 系静止，S '系相对S 系平动，对应轴互相平行，0t t '==时，两坐标系原点重合，t 时刻在两参考系中观察同一事物。我们有 0r r r '=+ t t '= 0υυυ'=+ 0a a a '=+ 若S '系相对S 系做匀速直线运动，S '系也是惯性参考系，00a = ，则有a a '= 又在两系中有F F '= m m '= 因为F ma = 力学现象对一切惯性系来说，都要遵从同样的规律．这是力学相对性原理，研究力学规律时，一切惯性系都是等价的，我们不能在一惯性系中做力学实验来判定这个惯性系是静止还是做匀速直线运动．若S'系仅沿着S 系x 轴作匀速直线运动，其速度为u ，则我们有 x x ut '=- x x ut '=+ y y '= 或 y y '= z z '= z z '= t t '= t t '= 这就是伽利略变换．它描绘了同一事物在两个不同参考系观察时的时空关系．实际物体的低速运动都满足伽利略变换． 2．爱因斯坦假设洛伦兹变换 ⑴爱因斯坦假设：力学现象满足伽利略变换，但电磁现象、特别是光现象呢？当时人们把机械波必须在媒质中才能传播的思想引进光现象中，认为光只在以太中才能传播，光相对以太速度为c ，并且沿各个方向相同。伽利略变换已经不能解释，为此爱因斯坦提出了两条基本原理：相对性原理：物理学定律在所有惯性系中都是相同的。光速不变原理：在所有惯性系中，自由空间中的光速具有相同的量值C 。以这两个原理为依据，可得到的坐标变换关系——洛伦兹变换

()x y x ut '=- ()x y x ut '=+ y y '= 或 y y '= z z '= z z '= 2()u t y t x c '=- 2 ()u t y t x c ''=+ 式中y = 相应的速度变换关系为 2 1x x x u u c υυυ-'=- 2 1x x x u u c υυυ'-='- 2 1y y y u u c υυυ-'=- 或 2 1y y y u u c υυυ'-='- 2 1z z z u u c υυυ-'=- 2 1z z z u u c υυυ'-='- 3．长度收缩时间膨胀一刚性直尺沿x '轴放置并随S '系运动，S '系中测得尺长02 1l x x ''=-，S 系观察者观察到尺在运动，必须同时记下尺的两端的坐标1x 和2x ，测得21l x x =-，利用洛伦兹变换可得0l =，相对物体为静止的惯性系中测得物体长度是最长的，称为物体的固有长度。运动的物体在运动的方向上收缩。现分别在S 和S '系中观察两个事件的时间间隔t ∆ 和t '∆ 的关系。在S '系中，两事件发生在同一地点，其时间间隔2 t t t '''∆=- ，S 系观察两事件发生在不同地点，时间间隔t ∆ ，由洛伦兹变换可得t '∆= 。同一地点发生两事件的时间间隔最小，称为固有时间，即运动的钟变慢了，从其他电像有相对运动的惯性系测量的两事件时间间隔都延长了． 4．相对论力学相对论中，动量形式上仍可写为P m υ=，但质量已不是一个恒量，而是随物体运动速

高中物理知识全解4.5相对论简介

高中物理知识全解 4.5 相对论简介一：经典力学经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界；只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况。对于高速运动（速度接近真空中的光速），需要应用爱因斯坦的相对论。当物体的运动速度远小于真空中的光速时，相对论物理学与经典物理学的结论没有区别。对于微观世界，需要应用量子力学。当普朗克常数可以忽略不计时，量子力学和经典力学的结论没有区别。对于强引力情况，需要应用爱因斯坦引力理论。当天体的实际半径远大于它们的引力半径时，爱因斯坦引力理论和牛顿引力理论计算出的力的差异并不很大。二：狭义相对论 ①两个基本假设惯性系：牛顿第一、第二定律在其中有效的参照系，简称惯性系。如果S为一惯性参照系，则任何对于S做匀速直线运动的参照系都是惯性参照系；而对于S做加速运动的参照系则是非惯性参照系。所有的惯性参照系都是等效的。惯性参照系即惯性系。 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。 ∴狭义相对论只涉及无加速度运动的惯性系。【例题】以下说法中正确的是（） A、经典物理学中的速度合成公式在任何情况下都是适应的。 B、经典物理规律也适应于高速运动的物体。 C、力学规律在一个静止的参考系和一个匀速运动的参考系中是不等价的。 D、力学规律在任何惯性系里都是等价的。答案：D 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。 ∴一切运动的物体相对观察者的速度都不能大于真空中的光速。【例题】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答案：A 【例题】如下图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（） (A)同时被照亮 (B)A先被照亮 (C)C先被照亮 (D)无法判断

高中物理第十五章相对论简介第1、2节相对论的诞生时间和空间的相对性教学案新人教选修3-4

第1、2节相对论的诞生__时间和空间的相对性 1.爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。 2．时间和空间的相对性：“动尺变短”、“动钟变慢”。一、相对论的诞生 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。 (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：狭义相对性原理在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同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 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，其长度总比杆静止时的长度小。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＝

l 01－⎝ ⎛⎭ ⎪⎫v c 2。 1．自主思考——判一判 (1)静止或匀速直线运动的参考系是惯性系。(√) (2)由于在任何惯性系中力学规律都是相同的，因此，研究力学问题时可以选择任何惯性系。(√) (3)在不同的惯性系中，光速是不相同的。(×) (4)在一个惯性系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对另一个惯性系做匀速直线运动。(√) (5)在狭义相对论时空观中空间和时间与物质的运动状态无关。(×) 2．合作探究——议一议 (1)运动的时钟变慢是不是因为时钟的构造因运动而发生了改变？提示：运动的时钟变慢是在两个不同的惯性系中进行时间比较的一种效应，不是因为时钟的结构或精度因运动而发生了改变。 (2)尺子沿任何方向运动其长度都缩短吗？提示：尺子沿其长度方向运动时缩短，在垂直于运动方向长度不变。对相对性原理的理解 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

高中物理相对论知识点总结

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高中物理选修3-4——相对论简介知识点总结 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。相对于一个惯性系做变速运动的另一个参考系是非惯性系，在非惯性系中牛顿运动定律不成立。 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、狭义相对性原理：一切物理定律在任何惯性系中都是相同的。 4、广义相对性原理：物理规律在任何参考系中都是相同的。 5、经典速度变换公式：。(是矢量式) 6、狭义相对论的两个基本假设：（1）狭义相对性原理，如3所述；（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。 7、广义相对论的两条基本原理：（1）广义相对性原理，如4所述；（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。 8、由狭义相对论推出的六个重要结论（所有结论都已经完全得到证实）：（1）“同时”是相对的。（2）长度是相对的。。是相对被测物静止的参考系中测得的长度，是相对被测物以速度运动的参考系中测得的长度，且的方向与速度的方向平行。（3）时间是相对的。。是相对某参考系（如地面）运动的参考系中（如飞船内）的钟所测得的时间，是静止的参考系中（地面上）的钟所测得的时间。（4）质量是相对的。。（静质量）是在相对被测物静止的参考系中所测得的质量，（动质量）是在相对被测物以速度运动的参考系中所测得的质量。（5）相对论速度变换公式：。（是矢量式）（6）相对论质能关系公式：。其中是物体的动质量。