第15章2時間和空間的相對性名師導(dǎo)航Word版含解析

時間和空間的相對性名師導(dǎo)航知識梳理1.假如與桿相對靜止的人以為桿長是L1，與桿相對運(yùn)動的人以為桿長為L，則二者的關(guān)系是___________.2.一條沿自己長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比靜止時的長度______________.3.狹義相對論指出了______________和______________的量度與參照系的選擇相關(guān).知識導(dǎo)學(xué)在學(xué)習(xí)本節(jié)知識以前，第一要對上節(jié)學(xué)過的相對論的出生的相關(guān)知識進(jìn)行復(fù)習(xí).本節(jié)的要點(diǎn)是時間和空間的相對性，學(xué)習(xí)時應(yīng)注意結(jié)論的理解，不用在數(shù)目關(guān)系上下時間，要注意邏輯關(guān)系的應(yīng)用.疑難打破1.時間延緩效應(yīng)的理解分析：時間延緩效應(yīng)也叫鐘慢效應(yīng).一個相關(guān)于我們做高速運(yùn)動的慣性系中發(fā)生的物理過程，在我們看來，它所經(jīng)歷的時間比在這個慣性系中直接察看到的時間長.關(guān)于化學(xué)反響、生命過程等這一結(jié)論也是正確的.依據(jù)相同的道理，設(shè)一對孿生子，一人停在地面上，另一人乘飛船飛翔，當(dāng)回到地面時，兩人站在一同，后者比前者年青，這稱為雙生子效應(yīng).2.長度縮短效應(yīng)的理解分析：能夠想象這樣一幅圖景：一列火車以湊近光的速度從我們身旁飛奔而過，我們感覺車廂變短了，車窗變窄了火車越快，這個現(xiàn)象越顯然，可是車廂和車窗的高度都沒有變化，車上的人有什么感覺呢？他以為車上的全部和平時相同，因為他和火車是相對靜止的.可是，他卻以為地面上的情景有些異樣：沿線的電線桿間的距離變短了，面對鐵路線的正方形公告牌因為寬度變小而高度未變竟成了窄而高的矩形典題精講【例題】一察看者測得運(yùn)動著的米尺長0.5m，問此尺以多大的速度湊近察看者？思路分析：米尺的長度在相對靜止的坐標(biāo)系中丈量為1m，當(dāng)米尺沿長度方向相對察看者運(yùn)動時，因為“長度縮短”效應(yīng)，察看者測得尺的長度與相對運(yùn)動的速度相關(guān).設(shè)尺的固有長度為L，且L=1m，由“長度縮短”效應(yīng)L′=L1(v)2,vc1(L)2cLv=2.6×108m/s.答案：2.6×108m/s綠色通道：由長度的相對性可知，一條沿自己長度方向運(yùn)動的桿，其長度總比桿靜止時的長度小，利用公式l=l01(v)2可知長度的縮短量.c變式訓(xùn)練：一張宣傳畫5m見方，平行地貼于鐵路旁邊的墻上，高速列車以2×108m/s的速度湊近此宣傳畫，這張畫由司機(jī)察看將成為何樣子？思路分析：與上題近似在垂直于相對運(yùn)動的方向上，畫的高度不變，由“長度縮短”效應(yīng)：L′=(v2c答案：在相對運(yùn)動的方向上長度為3.7m，在垂直相對運(yùn)動的方向上畫的高度不變.問題研究問題：有一個科幻故事：一其中年人乘坐湊近光速的宇宙飛船，他在宇宙航行了很長的時間后回到了地球，當(dāng)他抵達(dá)地面上時，發(fā)現(xiàn)他的兒子已經(jīng)是鶴發(fā)蒼蒼的老漢，而自己基本上沒有發(fā)生大的變化.你感覺這個故事的科學(xué)道理在哪里？導(dǎo)思：依據(jù)相對論的時間延緩效應(yīng)，當(dāng)飛船湊近光速時，時間會變慢.公式是：tt=v21c2時間延緩效應(yīng)付生命過程、化學(xué)反響等也是成立的.飛船運(yùn)轉(zhuǎn)的速度越大，時間延緩效應(yīng)越顯然，人體新陳代謝越遲緩，所以以地球為慣性系，飛船里的時間變緩了.研究：狹義相對論的時空觀以為：同時是相對的.即在一個慣性系中不一樣地址同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中不必定是同時的.依據(jù)愛因斯坦的時間延緩效應(yīng)，當(dāng)飛船湊近光速時，時間會變慢.公式是：t=t人體的新陳代謝就變得遲緩，.時間變慢，生命過程和化學(xué)反響也隨之變慢，v2c2所以乘坐宇宙飛船飛翔的父親看起來比他的兒子還年青.波的形成和流傳名師導(dǎo)航知識梳理1.機(jī)械波產(chǎn)生1）定義：機(jī)械振動在__________________過程，叫機(jī)械波.（2）產(chǎn)生過程：沿波的流傳方向上各質(zhì)點(diǎn)的振動都受它前一個質(zhì)點(diǎn)的帶動，而做___________振動，對簡諧波而言各質(zhì)點(diǎn)振動的___________和___________都相同，各質(zhì)點(diǎn)只在自己的___________鄰近振動，波不過流傳___________和振動能量.2.波的流傳波不只傳達(dá)___________,并且能夠傳達(dá)___________.3.機(jī)械波包含___________波和___________波.知識導(dǎo)學(xué)學(xué)習(xí)本節(jié)前，要復(fù)習(xí)上一章中的簡諧運(yùn)動中的要點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容，要明確機(jī)械波產(chǎn)生的兩個條件.運(yùn)用比較法學(xué)習(xí)機(jī)械波和機(jī)械振動，比較橫波和縱波的看法，以及它們在平時生活中的例子，如跳繩時繩形成的波形和拉彈簧時的波形.用抽象思想成立波的模型，用模型分析各質(zhì)點(diǎn)的振動狀況，察看它們在各自均衡地點(diǎn)的振動，以及由波源帶動其余質(zhì)點(diǎn)的振動狀況.疑難打破1.正確理解振動和顛簸的差別與聯(lián)系分析：振動是單個質(zhì)點(diǎn)在其均衡地點(diǎn)鄰近做來去運(yùn)動的“個體運(yùn)動”，顛簸是大批的、相互相聯(lián)系的質(zhì)點(diǎn)將波源的振動在介質(zhì)中流傳的“集體行為”，波源的振動是顛簸的成因；顛簸是振動在空間時間上的延長，有顛簸就必定有振動，而有振動卻未必有顛簸，因為還要看有無傳播振動的介質(zhì).2.波的種類分析：按波的流傳方向和質(zhì)點(diǎn)的振動方向能夠?qū)⒉ǚ譃閮深悾簷M波和縱波.（1）橫波定義：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的流傳方向垂直.波形特色：凸凹相間的漣漪（察看橫波演示器），又叫起伏波，凸部稱為波峰，凹部稱為波谷.2）縱波定義：質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的流傳方向在一條直線上.波形特色：疏密相間的波形，又叫疏密波，如圖12-1-1所示.圖12-1-13.機(jī)械波的特色分析：取一根長繩，拉平，手握一端振動，能夠形成凹凸不平的波，看到介質(zhì)中原來靜止的質(zhì)點(diǎn)，隨波的傳來而發(fā)生振動，這一實驗?zāi)軌颢@得機(jī)械波的特色：1）第一質(zhì)點(diǎn)都以它的均衡地點(diǎn)為中心做簡諧運(yùn)動；后一質(zhì)點(diǎn)的振動老是落伍前一質(zhì)點(diǎn)的振動.2）波流傳的不過運(yùn)動形式（振動），傳達(dá)的不過振動能量和信息，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)其實不隨波遷徙.典題精講【例1】圖12-1-2中所示為一簡諧橫波在某一時刻的波形圖，已知此時質(zhì)點(diǎn)A正向上運(yùn)動，如圖中箭頭所示，由此可判斷此橫波（)圖12-1-2A.向右流傳，且此時質(zhì)點(diǎn)B正向上運(yùn)動B.向右流傳，且此時質(zhì)點(diǎn)C正向下運(yùn)動C.向左流傳，且此時質(zhì)點(diǎn)D正向上運(yùn)動D.向左流傳，且此時質(zhì)點(diǎn)E正向下運(yùn)動思路分析：考察波的流傳方向和質(zhì)點(diǎn)振動方向的關(guān)系.先依據(jù)A點(diǎn)向上運(yùn)動可判斷波向左流傳，后一質(zhì)點(diǎn)老是落伍于前一質(zhì)點(diǎn)的振動，而后依同一原則可判斷D點(diǎn)向上運(yùn)動.答案：C綠色通道：已知質(zhì)點(diǎn)的振動方向判斷波的流傳方向，或反之.判斷的基本規(guī)律是橫波的形成與流傳的特色.變式訓(xùn)練：一列在豎直方向振動的簡諧橫波，波長為λ，沿正x方向流傳，某一時刻，在振動位移向上且大小等于振幅一半的各點(diǎn)中，任取相鄰的兩點(diǎn)P1、P2，已知P1的x坐標(biāo)小于P2的x坐標(biāo)，則（)A.若P1P2＜，則P1向下運(yùn)動，P2向上運(yùn)動2B.若P1P2＜，則P1向上運(yùn)動，P2向下運(yùn)動2C.若P1P2＞，則P1向上運(yùn)動，P2向下運(yùn)動2D.若12＞，則P1向下運(yùn)動，P2向上運(yùn)動PP2答案：AC【例2】一列橫波在t=0時刻的波形如圖12-1-3所示，流傳方向沿x軸正方向.已知在0.9s末P點(diǎn)出現(xiàn)第三次波谷，則從零時刻算起，___________s在Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰.圖12-1-3思路分析：波沿x軸正方向流傳，質(zhì)點(diǎn)P此時刻從均衡地點(diǎn)向y軸負(fù)方向開始振動，經(jīng)T時4間第一次到波谷地點(diǎn)，P點(diǎn)出現(xiàn)第三次波谷經(jīng)2T時間，故2T=0.9s，得T=0.4s,波向外傳44s82.5播的速度v=s=1.1=5m/s，t=0時刻波已傳至x=2.5m處，傳至Q點(diǎn)需時間t1==Tv5s.這樣，Q點(diǎn)從均衡地點(diǎn)開始向y軸負(fù)方向運(yùn)動，第一次到波峰還需3T=0.3s，故須經(jīng)1.4s4在Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰.答案：1.4黑色圈套：在解本題時，有一種錯誤看法是將波連續(xù)畫下去，得波傳到Q點(diǎn)時為波谷，這樣還需0.2s，Q點(diǎn)第一次到波峰，這類犯錯的原由是未注意到在不一樣時刻波有不一樣的形狀.變式訓(xùn)練：A、B是x軸上相距12m的兩個質(zhì)點(diǎn)，一列簡諧橫波沿x軸流傳，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)A第一次位于波峰時開始計時，經(jīng)觀察：在t=4s時，A點(diǎn)第九次處于波峰，同一時刻質(zhì)點(diǎn)B第三次處于波峰.可知波速為（)A.1m/s

B.2m/s

C.3m/s

D.4m/s答案：

D問題研究問題：如圖12-1-4，因為介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)間存在互相作使勁，當(dāng)波源1在外力作用下向上振動，必定會帶動相鄰質(zhì)點(diǎn)2向上振動，2質(zhì)點(diǎn)振動起來后，又會帶動與它相鄰質(zhì)點(diǎn)振動，這樣挨次帶動下去，就將振源的振動形式流傳出去，而形成機(jī)械波.圖12-1-4波的形成和流傳需同時具備哪兩個條件？圖中波源開始振動方向向上，后邊的質(zhì)點(diǎn)2、3、4諸質(zhì)點(diǎn)開始振動的方向是什么？導(dǎo)思：此問題是考察機(jī)械波的形成過程，解本題的要點(diǎn)是要理解機(jī)械波的形成過程.波流傳時，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)其實是做“受迫振動”，質(zhì)點(diǎn)振動頻次與波源頻次相同，因為質(zhì)點(diǎn)起振時總被湊近波源的相鄰波源帶動，質(zhì)點(diǎn)起振方向總與波源起振方向相同.這是波的一種模型，要求我