2022年-年高中物理62狭义相对论的两个基本假设教案教科版选修3-4

1、2021-2021 年高中物理 62狭义相对论的两个基本假设教案教科版选修3-4伽利略相对性原理经典力学的时空观一，伽利略（牛顿力学）相对性原理对力学规律而言,全部的惯性系都是等价的或在一个惯性系中,所作的任何理学试验都不能够确定这一惯性系本身是静止状态,仍是匀速直线运动.力学中不存在确定静止的概念,不存在一个确定静止优越的惯性系.二，伽利略坐标变换式经典力学时空观设当与重合时作为记时的起点同一大事：系中系中可编辑资料 - - - 欢迎下载x y按经典观念：ztxvtxxvty yy或z zzttt可编辑资料 - - - 欢迎下载uxuxvuxuxvtt ,dtdtuyuzuyuz或uyuzu

2、yuz所谓确定时空 ：1，时间：时间间隔的确定性与同时的确定性,即.时间是与参照系无关的不变量.2，空间：如有一把尺子,两端坐标分别为中： P1 x1 , y1 , z1, t, P2 x 2 , y 2 , z2 , t中： P1 x1 , y1 , z1, t , P2 x 2 , y 2 , z2 , t 可编辑资料 - - - 欢迎下载有rx 2y 2z 2 ,rx 2y 2z 2可编辑资料 - - - 欢迎下载由得,即：长度（空间间隔）是与参照系无关的不变量或长度（空间间隔）的确定性.axax即ayazayaz且认为因此：在中,有,得中由牛顿的确定时空以及“确定质量”的概念,得到牛顿

3、相对性原理.总结： 牛顿定律在全部惯性系都具有相同的表述形式,即牛顿定律在伽利略变换下是协变的,牛顿力学符合力学相对性原理.三. 引子：相对论主要是关于时空的理论局限于惯性参考系的理论称为狭义相对论,推广到一般参考系和包括引力场在内的理论称为广义相对论.牛顿力学的困难：例子：1 打排球,发点球2 超新星爆发过程中光线传播引起的疑问,如“蟹状星云” 有较为祥实的记载. “客星”最初显现于公元 1054 年,历时 23 天,往后-1慢慢暗下来,直到1056 年才隐没.按牛顿观点：km.s光年会连续 25 年,能看到超新星开头爆发时发出的强光,其实不然3 电动力学的例子物理规律需要用确定参考系来表述

4、麦克斯韦方程组波动方程真空中光速c 以太参考系查找以太参考系查找到？ 爱因斯坦提出：所面临的困难境况：1存在力学相对性原理,但不适于电动力学,对电动力学存在一个优越的惯性系以太参考系. 2存在一个既适用于力学,又适用于电动力学的相对性原理.但麦克斯韦给出的电动力学规可编辑资料 - - - 欢迎下载律麦克斯韦方程组但不正确.3存在一个既适用于力学,又适用于电动力学的相对性原理,但牛顿给出的力学不正确.爱因斯坦认为：这种不对称不像是自然现象本身所固有的问题,大致发生在我们所习惯的旧概念和理论上.他发觉：只要把作为经典物理学基础的空间和时间观念加以转变,这种“不对称”就可以排除.他猜想：确定静止这一

5、概念,不仅在力学中,而且在电动力学中也不符合现象的特性.四. 狭义相对论基本原理（将猜想提升为假设）1. 狭义相对论的相对性原理（力学相对性原理的推广） 对一切物理规律而言,全部惯性系都是等价的2. 光速不变原理真空中的光速向对于任何惯性系沿任一方向恒为c,且与光源运动无关.可编辑资料 - - - 欢迎下载2021-2021 年高中物理 7-10能量守恒定律与能源课时演练新人教版必修 21. 以下关于能量守恒定律的熟识不 正确选项 A某种形式的能量削减,确定存在其他形式的能量增加 B某个物体的能量削减,必定有其他物体的能量增加 C不需要任何外界的动力而连续对外做功的机器永动机不行能制成D石子从

6、空中落下,最终停止在地面上,说明机械能消逝了解析：能量可以转化或转移,但总量不变,A，B，C 对. D 中机械能转化成了内能,D 错 答案： D2. 石块自由下落过程中,由A点到 B 点重力做的功是 10 J ,以下说法正确选项 A. 由 A 到 B,石块的势能削减了10 JB. 由 A 到 B,功削减了 10 JC. 由 A 到 B, 10 J 的功转化为石块的动能D. 由 A 到 B, 10 J 的势能转化为石块的动能解析：重力的功与重力势能和其他形式的能转化对应 答案： AD3. 以下现象中,物体动能转化为势能的是 A秋千由最高点荡向最低点 B张开的弓把箭水平射出去 C骑自行车匀速驶上斜

7、坡 D正在腾空上升的礼花弹解析：秋千由最高点荡向最低点是重力势能转化为动能.张开的弓把箭水平射出去是弹性势能转化为动能.骑自行车匀速驶上斜坡是人体内的化学能转化为重力势能.正在腾空上升的礼花弹是动能转化为重力势能,故只有 D 正确答案： D4. 在奥运竞赛项目中,高台跳水是我国运动员的强项如以下图,质量为 m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设水对她的阻力大小恒为 F,那么在她减速下降高度为h 的过程中, 以下说法正确选项 g 为当地的重力加速度 A她的动能削减了FhB. 她的重力势能增加了mghC. 她的机械能削减了 F mg hD. 她的机械能削减了Fh解析：运动员下降高度h

8、 的过程中,重力势能削减了mgh,B 错误.除重力做功以外,只有水对她的阻力 F 做负功,因此机械能削减了Fh,C 错误, D 正确.由动能定理可知,动能削减了 Fmg h,故 A 错误答案： D可编辑资料 - - - 欢迎下载5. 一小滑块放在如以下图的固定凹形斜面上,用力F 沿斜面对下拉小滑块,小滑块沿斜面运动了一段距离 如已知在这过程中, 拉力 F 所做功的大小为 A 绝对值 ,斜面对滑块的作用力所做的功大小为B,重力做功大小为C,空气阻力做功的大小 为 D. 当用这些量表达时,小滑块的动能的转变 指末态动能减去初态动能 等于多少？滑块的重力势能的转变等于多少？滑块机械能 指动能与重力势

9、能之和 的转变等于多少？ 解析：动能的转变量等于合力的功故 Ek A B C D重力势能的转变量等于克服重力的功故 Ep C机械能转变量等于除重力外,其他力做功的代数和故 E机 A B D.答案： A B C D CA B D 时间： 45 分钟满分： 60 分难易度及题号学问点及角度功能关系基础3中档稍难4，5能量守恒定律1，26，7，8，9摩擦产热一，选择题 共 8 个小题,每题5 分,共 40 分101滚摆上下摇摆,而高度越来越低,说明 A滚摆的机械能守恒B能量正在消逝 C只有动能和势能的相互转化 D削减的机械能转化为内能,但总能量守恒解析：高度越来越低,说明机械能不守恒,减小的机械能转

10、化为内能,故A，B，C错 答案： D 2有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度他的方法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的全部门让冰箱运转,且不考虑房间内外热量的传递,就开机后,室内的温度将 A逐步有所上升B保持不变C开机时降低,停机时又上升D开机时上升,停机时降低解析：冰箱工作,会产生热量,即消耗电能,产生了内能,且房间与外界没有能量交换,所以房内温度会上升, A 正确答案： A 3物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下,分别做匀速上升，加速上升和减速上升三种运动在这三种情形下,物体机械能的变化情形是可编辑资料 - - - 欢迎下载A匀速上升机械能不变,加速上升机械能增加,减速上升机械能减小

11、 B匀速上升和加速上升机械能增加,减速上升机械能减小 C由于该拉力与重力大小的关系不明确,所以不能确定物体机械能的变化情形D三种情形中,物体的机械能均增加解析：无论物体怎样向上运动,拉力都做正功,物体的机械能均增加,应选D.答案： D4. 如以下图, 一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下,其能量 的 变 化 情 况是A. 重力势能减小,动能不变,机械能减小,总能量减小B. 重力势能减小,动能增加,机械能减小,总能量不变C重力势能减小,动能增加,机械能增加,总能量增加D重力势能减小,动能增加,机械能守恒,总能量不变解析：由能量转化和守恒定律可知,小孩在下滑过程中总能量守恒,故 A，C 均错.由

12、于摩擦力要做负功,机械能不守恒,故 D错.下滑过程中重力势能向动能和内能转化,故只有 B 正确答案： B5. 如以下图,一质量为 m的小球固定于轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定于 O点处,将小球拉至 A 处,弹簧恰好无形变,由静止释放小球,它运动到 O点正下方 B点时速度为 v,与 A 点的竖直高度差为 h, 就 A. 由 A 至 B 重力做功为 mgh12可编辑资料 - - - 欢迎下载B. 由 A 至 B 重力势能削减2mv可编辑资料 - - - 欢迎下载C. 由 A 至 B 小球克服弹力做功为mgh12D. 小球到达位置 B 时弹簧的弹性势能为 mgh 2mv解析：由 A 至 B 重力做

13、功为mgh, A 正确.但此过程中重力势能的削减有一部分转化为弹簧的弹性势12122,2能,故 B 错误. 由动能定理得： mgh W弹 mv,故小球克服弹力做的功也即弹簧的弹性势能为mgh mvC错误, D正确 答案： AD6. 如以下图,轻质弹簧长为L,竖直固定在地面上,质量为m的小球,在离地面高度为H处,由静止开头下落,正好落在弹簧上,使弹簧的最大压缩量为x,在下落过程中,小球受到的空气阻力为F阻 ,就弹簧在最短时具有的弹性势能为A. mg F 阻 H L xB. mg H L x F 阻 H LC. mgH F 阻 H LD. mg L x F 阻 H L x解析：设物体克服弹力做功为

14、W弹 ,就对物体应用动能定理得 mg F 阻 H L x W弹 Ek 0,所以, W弹 mgF 阻 H Lx ,即为弹簧在最短时具有的弹性势能可编辑资料 - - - 欢迎下载答案： A7. 如以下图,在抗洪救灾中,一架直升机通过绳索用恒力F 竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱,使其由水面开头加速上升到某一高度,如考虑空气阻力而不考虑空气浮力,就在此过程中,以下说法正确的有A. 力 F 所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重力势能的增量B. 木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量C. 力 F，重力，阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量D. 力 F 和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量解

15、析：木箱运动过程中,有力F，重力，阻力三个力对木箱做功,合力做功准备着物体动能的转变量, C正确.重力做功准备着重力势能的转变量,B 正确, A 错误.除重力做功以外,其他力做功的代数和等于物体机械能的转变量,D 正确答案： BCD8. 如以下图, 木块静止在光滑水平桌面上,一子弹水平射入木块的深度为d 时,子弹与木块相对静止,在子弹入射的过程中,木块沿桌面移动的距离为确的是 L,木块对子弹的平均阻力为Ff ,那么在这一过程中不 正A木块的机械能增量为Ff L B子弹的机械能削减量为Ff L d C系统的机械能削减量为Ff d D系统的机械能削减量为Ff L d解析：木块机械能的增量等于子弹对木块的作用力Ff 做的功 Ff L, A 对子弹机械能的削减量等于动 能的削减量,即子弹克服阻力做的功Ff L d ,B 对系统增加的机械能等于力Ff 做的总功,即 E Ff L Ff L d Ff d,故机械能削减量为Ff d,C 对, D错答案： D二，非选择题 共 2 个小题,每题10 分,共 20 分9. 质量为 m的钢球以速度v 落入沙坑,钢球在沙坑中下陷的深度为d, 重力加速度为 g 求：(1) 钢球在沙坑中受到的阻力大小Ff .(2) 钢球下陷过程中产生的内能解析： 1 钢球在沙坑中下陷过程由动能定理得：12mgd Ff d 0 2mvmv2解得： Ff