第5课时电磁波激光相对论（教师）

第5课时电磁波激光相对论第一时间第一印象自主先学基础梳理一．麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场．1．电磁场变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是电磁场．2．电磁波(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波．(2)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)．(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．(4)v＝λf，f是电磁波的频率．二、电磁波谱电磁波谱特性应用真空中波长/m频率/Hz无线电波波动性强，易发生衍射无线电技术>10－3<3×1011红外线热效应红外线遥感10－3～10－71011～1015可见光引起视觉照明、摄影10－71015紫外线化学效应、荧光效应杀菌、医用消毒、防伪10－7～10－91015～1017X射线贯穿性强检查、医用透视10－8～10－111016～1019γ射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗<10－11>1019三、激光特点：(1)相干性好（相干光），可以用来传递信息；(2)平行度好，可以精确测距(3)亮度高，切割，焊接和在很硬的材料上打孔；在医学上可以用激光做“光刀”。全息照相：全息照相技术可以记录光波的相位信息。四、狭义相对论两个基本假设：(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的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．常用结论：(1)运动的物体，沿运动方向长度缩短；(2)运动的物体，时间变慢；(3)在一个参考系中同时事件，在另一个参考系中可能不同时发生的；(4)质能关系：用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝mc2；(5)相对论时空观：空间和时间与物质的运动有关。分担风雨分享阳光小组合作小有成果1．下列关于电磁波的说法正确的是()．A．电磁波必须依赖介质传播B．电磁波可以发生衍射现象C．电磁波不会发生偏振现象D．电磁波无法携带信息传播答案：B解析：电磁波在真空中也能传播，A错；衍射是一切波所特有的现象，B对；电磁波是横波，横波能发生偏振现象，C错；所有波都能传递信息，D错．2．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是()．A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线答案：A解析：在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，所以A项对．3．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解析：由光速不变原理可知A项正确．4．关于激光，下列说法正确的是（）A．激光可以发生干涉B．激光可以发生衍射C．激光是纵波D．激光是偏振光答案：AB解析：激光也是光，因此激光具有光波的特性，可以发生干涉和衍射现象，选项AB正确，激光是横波，可以发生偏振现象，但不是偏振光，CD错误。5．将激光束宽度聚焦到纳米范围，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除。这是利用了激光的（）A.单色性B.平行性C.高能量D.粒子性答案：C解析：激光束的方向性好这一特性在医学上的应用，主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀，故这里利用了激光的高能量性，选项C正确。6．如图所示，考虑几个问题：(1)参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速是______；(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______；(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______。答案(1)c(2)c(3)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，而根据狭义相对论理论，光速是不变的，都应是c.核心模型核心思维交流展示精讲点拨考点一、电磁波【例题1】下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理规律或现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．X光机，________；紫外线灯，________；理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用________．A．光的全反射 B．紫外线具有很强的荧光作用C．紫外线具有杀菌消毒作用 D．X射线的很强的贯穿力E．红外线具有显著的热效应 F．红外线波长较长，易发生衍射答案：(1)D(2)C(3)E解析：X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线，选择D.紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用，因此选择C.“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快，因此选择E.【变式1】请回答下列关于电磁波的有关问题。(1)麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生________，变化的电场产生_______。(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是________的，并和该处电磁波的传播方向________，这就说明电磁波是________波．(3)目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内，电磁波的波长范围是_______________．解析：(1)麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波．(3)由c＝λf可得：λ1＝cf1＝3.0×108200×106m＝1.5m，λ2考点二狭义相对论1【例题2】惯性系S中有一边长为l的正方形(如图所示),从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是。答案:C解析:由相对论知识易得运动方向上的边长变短,垂直运动方向的边长不变,C图象正确。【变式2】A,B两架飞机沿地面上一足球场的长轴方向在其上空高速飞过,且vA>vB对于在飞机上的人的观察结果,下列说法正确的是()A.A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的大B.A飞机上的人观察到足球场的长度比B飞机上的人观察到的小C.两飞机上的人观察到足球场的长度相同D.两飞机上的人观察到足球场的宽度相同答案:BD解析:由l=l01-(考点三狭义相对论2【例题3】如图所示，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．无法判断答案：C解析：因列车沿AC方向接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C先被照亮，答案为C。【变式3】A、B两火箭沿同一方向高速飞过地面的某处，vA>vB，在A火箭上的人观察结果正确的是()A.火箭A上的时钟走得最快 B.地面上的时钟走得最快C.火箭B上的时钟走得最快 D.火箭B上的时钟走得最慢答案：A解析：根据相对论理论可知，相对观察者速度越小的时钟走得越快，火箭A上的时钟相对观察者的速度最小，是零，选项A正确。分层训练分级达标A．双基训练基础巩固1．目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内，下列关于雷达和电磁波说法正确的是()．A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D．波长越短的电磁波，反射性能越强答案：ACD解析：据λ＝cf，电磁波频率在200MHz至1000MHz的范围内，则电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间，故A正确．雷达是利用电磁波的反射原理，电磁波的产生是依据麦克斯韦的电磁场理论．变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，故B错误，C2．电脑中的光驱通常用激光读取信息，这是利用了激光的（）A．相干性好 B．亮度高C．平行度好 D．单色性好答案：D解析：电脑中的光驱通常用激光读取信息，这是利用了激光的单色性好，选项D正确。3．关于电磁波，下列说法正确的是()．A．雷达是用X光来测定物体位置的设备B．使用电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D．变化的电场可以产生磁场答案：D解析：雷达是用无线电波来测定物体位置的设备，A不正确；从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫做解调，B不正确；使用紫外线照射时，钞票上用荧光物质印刷的文字发出可见光，C项不正确．4．如图所示，强强乘坐速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为________(填写选项前的字母A．0.4cB．0.5cC．0.9cD．答案：D解析：根据光速不变原理可知：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D正确．B．思维提升素养形成5．下列关于电磁波的说法正确的是()．A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场B．电磁波在真空和介质中传播速度相同C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播答案：A解析：变化的磁场就能产生电场，A正确．若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，C错．光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B错．D选项中没强调是“均匀”介质，若介质密度不均匀会发生折射，故D错．6.如图假设一根10m长的梭镖以光速穿过一根10m长的管子,它们的长度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子的情况的是()A.梭镖收缩变短,因此在某些位置上,管子能完全遮住它B.管子收缩变短,因此在某些位置上,梭镖从管子的两端伸出来C.两者都收缩,且收缩量相等,因此在某个位置,管子恰好遮住梭镖D.所有这些都与观察者的运动情况有关答案：D解析：如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部。然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到两端都伸出管子。假如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上，而大小是其一半，那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度的大小一亲，你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同。所以你看到的一切都是相对的—依赖于你的参考系，选项D正确。反思总结反馈矫正教、学中的亮点、问题，学生典型问题记录参考资料链接备用例题练习1．你站在一条长木杆的中央附近，并且看到木杆落在地上时是两头同时落地．所以，你认为这木杆是平着落到了地上