2019-2020年高三物理 第二十三章 相对论简介 四、惯性力、惯性质量和引力质量(第一课时)
惯性物理有关知识点归纳
惯性物理有关知识点归纳引言：惯性物理是物理学中一个重要的概念，它描述了物体在没有外力作用下的运动状态。
在本文中，我们将介绍惯性物理的基本概念和相关知识点。
一、惯性的定义惯性是指物体保持运动状态或静止状态的性质。
根据牛顿第一定律，物体在没有外力作用下将保持其运动状态，这个状态就是惯性。
例如，一个静止的物体将保持静止，一个运动中的物体将保持匀速直线运动。
二、惯性与质量的关系根据牛顿第二定律，物体的运动状态改变是由施加在物体上的力引起的，而物体对这个力的反应取决于其质量。
质量越大的物体对外力的反应越小，质量越小的物体对外力的反应越大。
因此，质量是影响物体惯性的重要因素。
三、惯性与加速度的关系根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
当一个物体受到外力作用时，它将加速运动或减速运动，这取决于所施加的力的方向与物体原来运动的方向是否一致。
当力的方向与运动方向一致时，物体将加速运动；当力的方向与运动方向相反时，物体将减速运动。
四、惯性与惯性参考系惯性参考系是指相对于该参考系内任何物体都不受到力的作用，即满足牛顿第一定律的参考系。
在惯性参考系中，物体的运动状态是保持不变的。
而在非惯性参考系中，物体可能会受到额外的力的作用，导致其运动状态发生变化。
五、惯性与转动运动除了直线运动外，物体还可以进行旋转运动。
根据角动量守恒定律和转动惯量的概念，旋转物体也具有惯性。
一个旋转物体在没有外力作用下将保持其旋转状态，即保持角速度和角动量不变。
六、惯性与万有引力根据万有引力定律，物体之间的引力与它们的质量和距离有关。
根据牛顿第三定律，两个物体之间的引力大小相等，方向相反。
因此，即使在受到万有引力作用的情况下，物体仍然保持其运动状态，即保持惯性。
结论：惯性物理是描述物体在没有外力作用下的运动状态的重要概念。
它涵盖了物体的直线运动、旋转运动以及与质量、加速度、惯性参考系和万有引力的关系。
通过理解和应用惯性物理的知识，我们能够更好地理解和解释物体的运动行为。
物理惯性的知识点总结
物理惯性的知识点总结惯性是物体保持其运动状态的性质。
这一性质在物理学中有着重要的作用，影响着我们对物体运动和相互作用的理解。
在本文中，我将总结物理惯性的相关知识点，包括惯性的概念、牛顿力学中的惯性定律、物体的转动惯量以及一些相关应用。
一、惯性的概念惯性是物体保持其运动状态的性质。
具体来说，当物体处于静止状态时，它会保持静止状态，而当物体处于运动状态时，它将保持运动状态，直到受到外力的作用。
这一性质是我们对物体运动的基本认识，也是牛顿力学的重要基础之一。
根据牛顿第一定律的描述，一个物体如果没有外力的作用，将会保持其当前的状态，即静止的物体会继续保持静止，运动中的物体将保持其运动状态。
这一定律也称为惯性定律，它强调了物体在没有外力作用时具有的惯性。
二、牛顿力学中的惯性定律牛顿力学中的惯性定律是物体运动的基本原则。
根据牛顿的第一定律，一个物体如果没有外力的作用，将会保持其当前的状态。
这意味着当物体处于静止状态时，它将保持静止状态，而当物体处于匀速直线运动时，它将保持匀速直线运动。
根据牛顿第二定律，物体的运动状态将受到外力的影响。
当外力作用在物体上时，物体的加速度将与外力成正比，与其质量成反比。
这一定律描述了物体的运动状态是如何受到外力的影响，强调了物体运动状态的变化与外力之间的关系。
根据牛顿第三定律，物体对外力也会产生反作用力。
这意味着当物体受到外力的作用时，它将对外力产生一个大小相等、方向相反的作用力。
这一定律强调了物体之间相互作用的性质，以及反作用力对物体运动状态的影响。
这些惯性定律构成了牛顿力学的基本原则，描述了物体在外力作用下的运动状态和相互作用的规律。
它们对我们理解物体运动和相互作用起着基础性的作用，也是研究物理学中的重要内容。
三、物体的转动惯量在物体围绕轴心旋转时，需要考虑其转动惯量的影响。
转动惯量是描述物体围绕轴心旋转时对转动运动的惯性特征的物理量，通常用符号I表示。
转动惯量与物体的质量分布和旋转轴的位置有关，它描述了物体在转动运动中保持其运动状态的性质。
高中物理相对论简介
高中物理相对论简介相对论是现代物理学的重要基石,中学阶段开设相对论简介教学,对提高学生的科学素养有重大意义。
下面是店铺给大家带来的高中物理相对论简介，希望对你有帮助。
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，还是停留在一个引力场中。
13、经典的物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的(与物体的运动状态无关)，空间与时间之间也是没有联系的。
高中物理相对论重点知识大全
高中物理相对论重点知识大全相对论是物理学中的一门重要分支，揭示了高速运动物体的规律和性质。
在高中物理学习中，相对论是一个重要且复杂的知识点，本文将从相对论的基本概念、洛伦兹变换、时间膨胀和长度收缩等方面进行详细介绍，帮助同学们深入理解相对论知识。
相对论的基本概念相对论是由爱因斯坦在1905年提出的物理学理论，对于描述高速运动的物体的运动规律起着至关重要的作用。
相对论的基本概念是：物理规律在所有参考系中都是相同的，即不同的观察者在不同的参考系中看到的物理现象是一致的。
这一思想颠覆了牛顿力学的绝对性，开创了一种全新的物理学理论。
洛伦兹变换洛伦兹变换是相对论中最基本的数学公式，用来描述不同参考系之间的坐标变换规律。
在相对论中，时间和空间不再是绝对的，会随着观察者的运动状态而发生变化。
洛伦兹变换的公式包括时间变换和空间变换两部分，通过这些变换公式可以准确地描述高速运动物体之间的时空关系。
时间膨胀与长度收缩相对论的一个重要结论是时间膨胀和长度收缩效应。
时间膨胀指的是高速运动的物体在观察者看来时间似乎变慢，时间变得相对于静止参考系的观察者来说会变长。
长度收缩则是说高速运动的物体在观察者看来长度似乎变短，长度相对于静止参考系的观察者来说会缩短。
这两个效应在相对论中有着重要的应用，影响着高速运动物体的测量和观察。
引力与相对论相对论还揭示了引力与时空的关系。
根据相对论的理论，质量会影响时空的弯曲，而时空的弯曲又会影响物体运动的轨迹和速度。
爱因斯坦通过广义相对论的理论，成功预言了黑洞的存在，并对引力波的传播规律进行了详细研究。
这些概念在现代天体物理学和宇宙学中有着广泛的应用。
相对论在高中物理学习中扮演着重要的角色，通过对相对论基本概念、洛伦兹变换、时间膨胀和长度收缩等内容的深入了解，可以更好地理解高速运动物体的运动规律和性质。
相对论的理论虽然复杂，但却是现代物理学的重要组成部分，对于拓展学生的科学视野和思维方式有着重要的意义。
选修34《相对论简介》PPT课件
与黑体辐射有 关
量子理论诞生
与光速问题有 关
相对论诞生
正是这两朵小小的乌云，冲破了经典物理学的
束缚，打消了当时绝大多数物理学家的盲目乐
观情绪，为后来建立近代物理学的理论基础作
出了贡献。
一、经典的相对性原理
1、惯性系： 牛顿运动定律成立的参考系
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
伽利略相对性原理是作为基本假 设提出来的，它之所以为人们接受承 认，一方面是因为牛顿力学在解决力 学问题上获得的巨大成功；另一方面 是因为它与人们的经验相符。
但是十九世纪中叶，人们在研究 与物体运动有关的电磁现象时，发现 电磁现象的规律不符合相对性原理。
其中最典型的就是光速的问题。
二、相对性原理与电磁规律
（1564-1642） （1642-1722）
（1831-1879）
物 理 学 关 键 概 念 的 发 展
1600
力学
电磁学
热力学
1700
1800
1900
2000
19世纪末期，以经典力学、热力学和统计物理、电磁场理 论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系，自然界的各 种物理现象几乎都能用这些理论解释。
19世纪末电磁理论在麦克斯韦的推动下达到了 顶峰。他的成就在于将当时所有已知的电磁学 的知识归纳集中于四个方程之中：
C 1
00 0 8.85 1012 C 2 N 1 m 2 0 1.26 106 N s2 C 2
C 2.99 108 m / s
由麦克斯韦方程组可以直接得出：电磁波的 速度等于光速C，并不涉及参考系的问题， 这与经典力学的速度合成法则一致吗？
我的理论被证实过一万次也不能证明这 个理论是正确的，相反，只要有一次发现是 错误的，那就足以证明这个理论是错误的。
高三物理相对论简介
一、相对论简介 1、狭义相对论的两个假设 （1）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。 （2）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。 2、狭义相对论的几个结论 （1）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. 运动的钟比静止的钟走得慢，即所谓的钟慢效应，而 且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就 几乎停止了。
（2）长的相对性
在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，即 所谓的尺缩效应，速度越大，差别也越大，当速度 接近光速时，尺子缩成一个点。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。 （3）相对论质量 物体以速度v运动时的质量m和它静止时的质量m0之 间有如下关系：
m m0 1 2 v c
065.08年南京一中第三次模拟12(1) 12． (1) (3-4模块)( 4分)，该题有多个正确答案，少 选得2分，错选得0分)下列说法中正确的有（ C D ） A．一单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振 动周期与单摆的摆长有关 B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一 定产生变化的电场 C．相对论认为：真空中的光速在不同惯性参照系 中都是相同的 D．医院里用于检测的彩超的原理是：向病人体内 发射超声波，经血液反射后被接收，测出反射波的 频率变化，就可知血液的流速．这一技术应用了多 普勒效应。
微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静 止质量。
（4）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 = mc2 当物体运动的速度比光速小很多时，
惯性 物理知识点总结归纳
惯性物理知识点总结归纳一、惯性的定义惯性是物体保持其状态的性质，包括位置、速度和方向。
根据牛顿的第一定律，一个物体如果没有受到外力的作用，它会继续保持静止或匀速直线运动的状态。
这种倾向被称为惯性。
二、牛顿的第一定律牛顿的第一定律是物理学中最基本的定律之一，它描述了惯性的现象。
具体表述为：“物体要么保持静止，要么以恒定速度直线运动，除非有外力作用于其上”。
换句话说，一个物体如果没有受到外力的作用，它会保持其原来的状态，这就是惯性的表现。
三、惯性的示例1. 车辆行驶时，乘客在车内保持匀速直线运动的状态，因为车子提供了外力来维持它的状态。
一旦车子急转弯或急刹车，乘客就会感觉到惯性力的作用，使其向相反方向产生推力。
2. 人在坐车或坐地铁时，车辆突然启动或停止时，人会感觉到身体被向前或向后推动，这就是因为人体在保持原来运动状态的惯性。
3. 当一个人站在火车或公交车上时，车辆突然启动或停止，人也会感觉到身体产生向前或向后的推力，这是因为人体保持其原来运动状态的惯性导致的。
四、惯性的分类根据物体的运动状态和受力情况，惯性可以分为位置惯性、速度惯性和方向惯性。
这三种惯性在不同情况下会产生不同的影响。
1. 位置惯性：指的是物体保持其位置的倾向。
如果一个物体没有受到外力的作用，它会继续保持原来的位置，这就是位置惯性的体现。
2. 速度惯性：指的是物体保持其速度的倾向。
如果一个物体没有受到外力的作用，它会保持原来的运动速度，这就是速度惯性的体现。
3. 方向惯性：指的是物体保持其运动方向的倾向。
如果一个物体没有受到外力的作用，它会继续保持原来的运动方向，这就是方向惯性的体现。
五、惯性力的概念惯性力是指当物体受到外力作用时，它产生的一种与外力相反的力。
它的大小和方向与外力相反，但是仅在参考系非惯性参考系中才会产生。
在惯性参考系中，物体受到的力仅包括外力，而惯性力并不会出现。
六、惯性的应用惯性在现实生活中有着广泛的应用，尤其在工程技术和交通运输领域中更为常见。
物理惯性全知识点总结
物理惯性全知识点总结概念惯性最早是由伽利略提出的，他认为物体有一种对外力的抵抗性，使得物体保持原来的状态。
牛顿在其《自然哲学的数学原理》中通过三个运动定律系统地描述了惯性。
牛顿第一定律指出：物体在没有外力作用下要么保持静止，要么以匀速直线运动。
这就是惯性的基本概念。
在牛顿体系内，惯性被定义为物体保持原来状态的性质。
牛顿运动定律牛顿的第一定律已经说明了惯性的概念，它是惯性的定性描述。
而牛顿的其他两个定律则为惯性提供了定量的描述。
牛顿第二定律指出：物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
牛顿第二定律可以表示为F=ma，其中F为作用力，m为物体的质量，a为物体的加速度。
这个定律也可以解释为惯性的定量描述，它说明了物体的惯性与物体的质量成正比。
牛顿第三定律是动力学的基础，它指出：任何两个物体之间的相互作用力都是相等的，方向相反。
这个定律说明了物体的惯性是相互作用力的结果。
因为任何物体都会对其他物体施加相互作用力，所以只有在没有外力作用的情况下，物体才能保持匀速直线运动或静止状态。
惯性系和非惯性系惯性系是指在该系下牛顿的运动定律成立的参考系，任何物体在惯性系下都会保持匀速直线运动或静止状态。
而非惯性系是指在该系下牛顿的运动定律不成立的参考系，因为在非惯性系中会存在惯性力。
惯性力是由于非惯性系中的加速度而产生的一种看似负向的力，它是牛顿第三定律的结果。
在非惯性系中，物体会出现看似不受外力作用却产生了加速度的情况。
这是因为在非惯性系中存在惯性力，这个惯性力会与其他外力相互作用，使得物体呈现出加速度。
惯性力的产生是因为物体在非惯性系中的运动状态和非惯性系本身的运动状态不一致。
比如在旋转的参考系中，会产生向外的离心力，这是一种典型的惯性力。
相对论中的惯性在相对论中，惯性的概念也发生了一些变化。
相对论中认为，在相对运动中，物体的质量会发生变化。
当物体的速度接近光速时，它的质量会变得非常大，这种现象称为相对论质量增加。
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2019-2020年高三物理第二十三章相对论简介四、惯性力、惯性质量
和引力质量(第一课时)
●本节教材分析
本节介绍了惯性力的概念，并应用它在非惯性系中解决力学问题.这一节内容的引入是为广义相对论做准备的，本身并不属于相对论的内容.
对于惯性力在非惯性系中应用解题的教学可将高一时做过的力学问题变换参考系来重做，加深对惯性力概念和非惯性系的理解.
惯性质量和引力质量是不同的两个概念，前者是反映质点保持原来状态的能力，不涉及引力，后者则反映质点吸引其他物体的能力并不涉及惯性，这一点应讲清楚.
●教学目标
一、知识目标
1.
2.
二、能力目标
培养从不同侧面、不同角度分析解决物理问题的能力.
三、德育目标
通过惯性质量和引力质量的对比数学，激发学生的探索热情.
●教学重点
惯性力及应用.
●教学难点
惯性质量和引力质量.
●教学方法
在具体事例中揭示矛盾，引入惯性力的概念，并在应用中深化理解引力质量和惯性质量主要通过对比发现它们的不同与联系.
●教学用具
投影仪与投影片.
●课时安排
1课时
●教学过程
一、引入新课
（投影图23—5）
［师］请大家看图23—5，静止车厢内的桌面水平且光滑，小球静止在桌面上，现车厢以加速度a向右加速运动，车厢内的人观察小球的运动情况如何？
［生］小球向后运动.
［师］他是以什么做参考系的.
［生］车厢.
［师］他能用牛顿运动定律解释看到的现象吗？
［生］不能，根据牛顿运动定律小球要由静止向后运动必须受到向后的合外力，而这里桌面光滑，其他也没有水平外力作用.
［师］显然，这里牛顿定律不适用了，在这里的车厢参考系是什么参考系？
［生］非惯性系.
二、新课教学
（一）非惯性系和惯性力
［师］牛顿运动定律我们很熟悉，用来解决问题很方便，我们很想使它在非惯性系中也适用，因为非惯性系研究问题有时十分方便.
假如他看到小球受到一个向后的力作用，他就可以用牛顿定律解释所见到的现象了.虽然这个力不存在，但我们可以引进这一假想的力，叫惯性力，大家能解释他所看到的现象吗？
［生］能.他认为小球受到了一个向后的惯性力作用，开始加速运动.
［师］牛顿运动定律在这里怎么表达？
［生］F i=ma
［师］注意这里F i的方向与非惯性系的加速度方向相反，我们表达为F i=-ma.
（二）惯性力应用
［投影问题1］
图23—6所示，升降机以加速度a匀加速上升，求其底板上质量为m的物块所受支持力.（以升降机为参考系）
［师］在升降机中的观察者看来，这是一个非惯性系，物体受力情况如何？
［生］重力G和支持力F N.
［师］还有吗？
［生］惯性力F N，大小为ma，方向与a相反
（教师画出受力）
［师］他认为物体处于什么状态
［生］静止
［师］很好，大家很容易据平衡知识求出F N=F i+G=ma+mg,物体表现超重.
［投影问题2］
图23—7，小车向左匀加速运动，车内悬线与竖直方向成θ角，悬线下小球质量为m，求小车加速度大小？
［师］请大家以小车为参考系来讨论.
（学生能分析出小球受力，包括惯性力，但仍有部分学生写出以地面为参考系的方程，教师要引导学生搞清在小车这个非惯系中观察，小球是平衡的）
分析：小球受力如图.
因小球静止：水平方向受力平衡
T
sin θ-ma =0
竖直方向受力平衡T cos θ-mg =0
消去T 解得a =g tan θ这与在地面参考系求出结果一致
（教师应根据学生掌握情况灵活安排一些问题讨论，加深对惯性力概念及应用的理解）
（三）惯性力和引力
［师］宇航员长期在空间站生活，失重会给他们带来不利影响，大家来看一个装置，（课本图23—8）它可以产生一个“人造重力”，请大家分析一下这个“人造重力”是怎么产生的？
［生］对空间站的宇航员来说，他以空间站为参考系，这一参考系在绕自己的圆心做圆周运动，有向心加速度，因此是一个非惯性系，宇航员要受一个惯性力，这就是“人造重力”.
［师］分析得很好，那么这个重力的大小和方向如何呢？
［生］大小应是ma ，这里a 是空间站圆周运动的向心加速度，方向应与a 方向相反，也就是背离圆心.所以他感受的“下方”就是这个方向，“上方”就是指向转轴的方向.
［师］正如刚才大家看到的那样，惯性力和引力的效果是同样的，这一点还可以从课本图23—9来理解.在甲、乙两图中物体产生加速度的力分别是什么力？
［生］甲图中是行星的引力，乙图中是由于飞船参考系加速引起的惯性力，对于两个参考系中的观察者来说，它们是一样的，都产生了g 的加速度.
（四）惯性质量与分力质量
［师］大家知道物体重力G =mg ，惯性力F i =-ma ,这两种力都与物体的质量成正比.但前者与引力相对应，反映了物体吸引其他物体的能力，而后者是因为物体有惯性才产生的.我们把前者对应的质量叫引力质量，后者对应的质量称为惯性质量.
［生］对同一物体来说，这两种质量的值一样吗？
［师］从课本图23—9的例子可以看出，这两种质量是不可分辨的.事实上现在我们还没有发现它们的差别.
［师］物体在加速运动参考系中的行为与在引力作用下如此相似，二者之间或许有着某种深刻的联系，这个问题同学们可以阅读课文后的“阅读材料”《广义相对论》进一步了解.
三、小结
四、布置作业
1.练习四1、2、3
2.阅读“阅读材料”《广义相对论简介》.
五、板书设计
（一）惯性系和非惯性系牛顿运动定律在非惯性系中不能成立.
（二）惯性力
应用：1.解释超重现象例1
2.求解力学问题例2
（三）惯性力和引力 人造重力
效果相同
（四）惯性质量和引力质量
概念
不可区别
六、本节优化训练设计
1.如图23—8，小车以加速度a 沿倾角为θ的斜面向下运动，摆锤相对于小车静止时，悬线与竖直方向夹角是多少？（从非惯性系中求解）
2.如图23—
9所示，升降机以加速度a 1匀加速上升，其中的人用力上提一个质量为m 的物体，他观察到物体相对于车厢上升的加速度为a 2，求他对物体m 的拉力大小.
3.如图23—10所示，水平圆盘绕其中心竖直轴做匀速转动，盘面光滑，将一光滑小球放在盘面上，小球将相对于地面静止，对圆盘参考系，小球如何运动？解释这一现象.
参考答案：
1. tan-1
2.m(g+a1+a2)
3.小球相对于圆盘做顺时针匀速转动，以圆盘做参考系时，小球将受到一个与向心加速度方向相反的惯性力.。