高中物理选修3-4(粤教版)练习：5.3-5.4质能方程与相对论速度合成定理 广义相对论 宇宙学简介 含解析

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3.相对论速度合成定理 (1)公式:如图,火车行驶速度为v,人相对火车的速度是u'(v和u'同 向),那么人相对地面的速度为
u=
������'������。 1+ 2 ������
������'+������
(2)说明:若如图车上人的运动方向与火车运动方向相反,式中u'取 负值,若两者运动方向垂直或成其他角度,上式不适用。
一 二 知识精要 思考探究
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典题例解
【例2】 假如宇宙飞船是全封闭的,航天员与外界没有任何联系。 但是航天员观察到,飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱 底。请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论。 解答飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可 能是飞船正在向远离任何天体的空间加速飞行,也可能是由于飞船 处于某个星球的引力场中。实际上飞船内部的任何物理过程都不 能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面。 这个事实使我们想到:一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的 参考系等价。
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二、广义相对论 1.广义相对论的基本原理 (1)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。 (2)广义相对性原理:在任何参考系中,物理规律都是相同的。 2.广义相对论的几个结论及相关实验验证 (1)光线在引力场中偏转。 (2)引力红移:引力场的存在使空间不同位置的时间进程出现差别, 而使矮星表面原子发光频率偏低。 (3)水星轨道近日点的进动。
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单元测试题第三节质能方程与相对论速度合成定理一、选择题1、关于狭义相对论的两个基本假设，理解正确的是（A C ）A、在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B、在不同的惯性参考系中，力学规律都是一样的，电磁规律不是一样的C、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的D、真空中的光速在不同的惯性参考系中是有差别的2、2005年被定为“世界物理年”，这是为了纪念下列哪位物理学家所做的贡献（C ）A、牛顿B、伽利略C、爱因斯坦D、玻尔3、下列说法中正确的是（ABCD ）A、在不同的参考系观察，真空中的光速都是相同的B、真空中的光速是速度的极限C、物体运动速度不能超过真空中的光速D、牛顿力学是相对论力学在V《C时的特例4、如果牛顿定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则在参考系B中（ACD ）A、牛顿定律也成立B、牛顿定律不成立C、A、B两个参考系中，一切物理定律都是相同的D、参考系B也是惯性参考系5、为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。

对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是（ D ）A、E＝mc2表明物体一定的质量总是和一定的能量相对应B、根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能C、一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D、E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能6、对于爱因斯坦的质能方程的下列理解中哪些是正确的（ BD ）A、质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B、某一定量的质量总是与一定量的能量想联系C、物体一定具有质量，但不一定具有能量，所以方程只能在某种特殊条件如核反应过程中才成立D、物体获得一定量的能量，它的质量也相应增加二、非选择题1、沿铁道排列的两电线杆正中央安装一闪光装置，光信号到达其中一电线杆称为事件1，到达另一电线杆称为事件2。

从地面上的观察者和运动车厢中的观察者看来，两事件是否都是同时事件？解析：从地面上的观察者看来，事件1、2同时发生。

教学反思：第三节质能方程与相对论速度合成定理
这节课的总体感觉还不错，学生学习的积极性比较高，可能是因为讨论与交流的时间较多，师生共同讨论总结、推导、归纳概括等为学生提供大量参与教学
活动的机会，积极思维，充分体现教学活动中学生的主体地位。

其中有些地方需要改进一下，例如学生不需要掌握从逻辑推理中如何得出这些结论，但是仍有个别学生在一些过程中钻牛角尖。

因此在教学中教师要注意引导学生把握难度，避免钻研过难。

必修一*第一章运动的描述第一节认识运动参考系质点第二节时间位移时间与时刻路程与位移第三节记录物体的运动信息打点计时器数字计时器第四节物体运动的速度平均速度瞬时速度第五节速度变化的快慢加速度第六节用图象描述直线运动匀速直线运动的位移图像匀速直线运动的速度图像匀变速直线运动的速度图像本章复习与测试*第二章探究匀变速直线运动规律第一节探究自由落体运动落体运动的思考记录自由落体运动轨迹第二节自由落体运动规律猜想与验证自由落体运动规律第三节从自由落体到匀变速直线运匀变速直线运动规律两个有用的推论第四节匀变速直线运动与汽车行驶本章复习与测试*第三章研究物体间的相互作用第一节探究形变与弹力的关系认识形变弹性与弹性限度探究弹力力的图示第二节研究摩擦力滑动摩擦力研究静摩擦力第三节力的等效和替代共点力力的等效力的替代寻找等效力第四节力的合成与分解力的平行四边形定则合力的计算分力的计算第五节共点力的平衡条件第六节作用力与反作用力探究作用力与反作用力的关系牛顿第三定律本章复习与测试*第四章力与运动第一节伽利略的理想实验与牛顿第一定律伽利略的理想实验牛顿第一定律第二节影响加速度的因素加速度与物体所受合力的关系加速度与物体质量的关系第三节探究物体运动与受力的关系加速度与力的定量关系加速度与质量的定量关系实验数据的图像表示第四节牛顿第二定律数字化实验的过程及结果分析牛顿第二定律及其数学表示第五节牛顿第二定律的应用第六节超重和失重超重和失重超重和失重的解释完全失重现象第七节力学单位单位制的意义国际单位制中的力学单位本章复习与测试必修二*第一章抛体运动第一节什么是抛体运动抛体运动的速度方向抛体做直线或曲线运动的条件第二节运动的合成与分解分运动与合运动运动的独立性运动的合成与分解第三节竖直方向的抛体运动竖直下抛运动竖直上抛运动第四节平抛物体的运动平抛运动的分解平抛运动的规律第五节斜抛物体的运动斜抛运动的分解斜抛运动的规律射程与射高弹道曲线本章复习与检测*第二章圆周运动第一节匀速圆周运动认识圆周运动如何描述匀速圆周运动的快慢第二节向心力感受向心力向心加速度生活中的向心力第三节离心现象及其应用离心现象离心现象的运用本章复习与检测*第三章万有引力定律及其应用第一节万有引力定律天体究竟做怎样的运动苹果落地的思考：万有引力定律的发现第二节万有引力定律的应用计算天体的质量理论的威力：预测未知天体理想与现实：人造卫星和宇宙速度第三节飞向太空飞向太空的桥梁——火箭梦想成真——遨游太空探索宇宙奥秘的先锋——空间探测器本章复习与检测*第四章机械能和能源第一节功怎样才算做了功如何计算功功有正、负之分吗？第二节动能势能动能重力势能弹性势能第三节探究外力做功与物体动能变第四节机械能守恒定律动能与势能之间的相互转化机械能守恒定律的理论推导第五节验证机械能守恒定律第六节能量能量转化与守恒定律各种各样的能量能量之间的转化能量守恒定律能量转化和转移的方向性第七节功率如何描述物体做工的快慢怎么计算功率功率与能量第八节能源的开发与利用能源及其分类能源危机与环境污染未来的能源本章复习与检测*第五章经典力学与物理学的革命第一节经典力学的成就与局限性经典力学的发展历程经典力学的伟大成就经典力学的极限性和适用范围第二节经典时空观与相对论时空观经典时空观相对论时空观第三节量子化现象黑体辐射：能量子假说的提出光子说：对光电效应的解释光的波粒二象性：光的本性揭示原子光谱：原子能量的不连续第四节物理学——人类文明进步的阶物理学与自然科学——人类文明进步的基石物理学与现代技术——人类文明进步的推动力本章复习与检测选修3-1*第一章电场第一节认识电场起点方式的实验探究电荷守恒定律第二节探究静电力点电荷库仑定律第三节电场强度电场电场的描述怎样“看见”电场第四节电势和电势差电势差电势等势面第五节电场强度与电势差的关系探究场强与电势差的关系电场线与等势面的关系第六节示波器的奥秘带电离子的加速带电离子的偏转示波器探秘第七节了解电容器识别电容器电容器的充放电电容器的电容决定电容的因素第八节静电与新技术锁住黑烟防止静电危害本章复习与测试*第二章电路第一节探究决定导线电阻的因素电阻定律的实验探究电阻率第二节对电阻的进一步研究导体的伏安特性电阻的串联电阻的并联第三节研究闭合电路电动势闭合电路的欧姆定律路端电压跟负载的关系测量电源的电动势和内阻第四节认识多用电表多用电表的原理学会使用多用电表第五节电功率电功和电功率焦耳定律和热功率闭合电路中的功率第六节走进门电路与门电路或门电路非门电路门电路的实验探究第七节了解集成电路集成电路概述集成电路的分类集成电路的前景本章复习与测试*第三章磁场第一节我们周围的磁象无处不在的磁场地磁场磁性材料第二节认识磁场磁场初探磁场有方向吗图示磁场安培分子电流假说第三节探究安培力安培力的方向安培力的大小磁通量第四节安培力的应用直流电动机磁电式电表第五节研究洛伦兹力洛伦兹力的方向洛伦兹力的大小第六节洛伦兹力与现代技术带电粒子在磁场中的运动质谱仪回旋加速器本章复习与测试本册复习与测试,选修3-2*第一章电磁感应第一节电磁感应现象第二节研究产生感应电流的条件第三节探究感应电流的方向感应电流的方向楞次定律右手定则第四节法拉弟电磁感应定律影响感应电动势大小的因素法拉第电磁感应定律感应电动势的另一种表述第五节法拉弟电磁感应定律的应用（一）法拉第电机电磁感应中的电路第六节法拉弟电磁感应定律的应用（二）电磁流量计电磁感应中的能量第七节自感现象及其应用自感现象自感系数日光灯第八节涡流现象及其应用涡流现象电磁灶与涡流加热涡流制动与涡流探测本章复习与检测*第二章交变电流第一节认识变交电流观察交变电流的图象交变电流的产生第二节交变电流的描述用函数表达式描述交变电流用图象描述交变电流第三节表征交变电流的物理量交变电流的周期和频率交变电流的峰值和有效值第四节电感器对交变电流的作用认识电感器电感器对交变电流的阻碍作用低频扼流圈和高频扼流圈第五节电容器对交变电流的作用电容器仅让交变电流通过电容器对交变电流的阻碍作用隔直电容器和高频旁路电容器第六节变压器认识变压器探究变压器的电压与匝数的关系理想变压器原副线圈中的电流第七节远距离输电从发电站到用户的输电线路为什么要用高压输电直流输电本章复习与检测*第三章传感器第一节认识传感器什么是传感器传感器的分类第二节探究传感器的原理温度传感器的原理光电传感器原理第三节传感器的应用生活中的传感器农业生产中的传感器工业生场中的传感器飞向太空的传感器第四节用传感器制作自控装置第五节用传感器测磁感应强度本章复习与检测选修3-3*第一章分子动理论第一节物体是由大量分子组成的分子的大小阿伏伽德罗常数第二节测量分子的大小实验原理实验器材实验与收集数据分析与论证第三节分子的热运动扩散现象布朗运动第四节分子间的相互作用力第五节物体的内能分子的动能温度分子势能物体的内能第六节气体分子运动的统计规律分子沿各个方向运动的机会相等分子速率按一定的规律分布本章复习与检测*第二章固体、液体和气体第一节晶体的宏观特征单晶体多晶体非晶体第二节晶体的微观结构第三节固体新材料新材料的基本特征新材料的未来第四节液体的性质液晶液体分子的排列液体分子的热运动液晶长丝状液晶螺旋状液晶第五节液体的表面张力液体的表面现象液体的表面张力及其微观解释第六节气体状态量体积温度压强第七节气体实验定律(Ⅰ)玻意耳定律第八节气体实验定律(Ⅱ)查理定律盖.吕萨克定律对气体实验定律的微观解释第九节饱和蒸汽空气的湿度饱和蒸汽饱和气压空气的湿度本章复习与检测*第三章热力学基础第一节内能功热量改变物体内能的两种方式第二节热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律运用举例第三节能量守恒定律能量守恒定律第一类永动机是不可能造成的第四节热力学第二定律热传导的方向性机械能和内能转化过程的方向性热力学第二定律热力学第二定律的微观实质熵第五节能源与可持续发展能源与环境温室效应酸雨能量降退与节约能源第六节研究性学习能源的开发利用与环境保护本章复习与测试选修3-4*第一章机械振动第一节初识简谐运动弹簧振子描述简谐运动的物理量第二节简谐运动的力和能量特征简谐运动的力的特征简谐运动的能量的特征第三节简谐运动的公式描述第四节探究单摆的振动周期单摆振动周期的实验探究第五节用单摆测定重力加速度第六节受迫振动共振受迫振动共振共振的利用和防止本章复习与检测*第二章机械波第一节机械波的产生和传播认识机械波机械波的产生机械波的传播纵波与横波第二节机械波的图象描述波的图象描述波的特征的物理量第三节惠更斯原理及其应用惠更斯原理波的反射波的折射第四节波的干涉与衍射波的干涉波的衍射第五节多普勒效应认识多普勒效应多普勒效应的成因多普勒效应的运用本章复习与检测*第三章电磁振荡与电磁波第一节电磁振荡电磁振荡电路的演变与构成电磁振荡过程中电场能和磁场能的转化电磁振荡的周期和频率第二节电磁场与电磁波麦克斯韦电磁场理论的基础思想电磁波的产生及其特点电磁场的物质性麦克斯韦电磁场理论的意义第三节电磁波的发射、传播和接收模仿赫兹实验电磁波的发射电磁波的传播无线电波的接收第四节电磁波谱光是电磁波电磁波谱第五节电磁波的应用无线电广播与电视移动通信电磁波与科技、经济、社会发展的关系本章复习与检测*第四章光第一节光的折射定律光的折射规律的实验探究折射角与光速的关系折射率第二节测定介质的折射率测量折射率第三节认识光的全反射现象光的全反射光导纤维的结构与应用第四节光的干涉双缝干涉现象光产生干涉的条件第五节用双缝干涉实验测定光的波长第六节光的衍射和偏振光的衍射光的偏振第七节激光激光激光的特性激光的应用全息照相用激光观察全息照片本章复习与检测*第五章相对论第一节狭义相对论的基本原理狭义相对论的诞生狭义相对论的基本原理“同时”的相对性第二节时空相对性时间间隔的相对性空间距离的相对性相对论的时空观第三节质能方程与相对论速度合成相对论质量质能方程相对论的速度合成定理第四节广义相对论广义相对论基本原理广义相对论的主要结论第五节宇宙学简介人类对宇宙演化的认识宇宙学的新进展本章复习与检测选修3-5*第一章碰撞与动量守恒第一节物体的碰撞历史上对碰撞问题的研究生活中的各种碰撞现象弹性碰撞和非弹性碰撞第二节动量动量守恒定律动量及其改变一维碰撞中的动量守恒定律第三节动量守恒定律在碰撞中的应. 第四节反冲运动第五节自然界中的守恒定律守恒与不变守恒与对称本章复习与检测*第二章波粒二象性第一节光电效应光电效应与光电流光电流的变化极限频率遏止电压电磁理论解释的困难第二节光子能量量子假说光子假说光电效应方程对光电效应的解释第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性光的波粒二象性的本质概率波第五节德布罗意波德布罗意波假说电子衍射电子云不确定关系本章复习与检测*第三章原子结构之谜第一节敲开原子的大门探索阴极射线电子的发现第二节原子的结构α粒子散射实验原子的核式结构的提出第三节氢原子光谱巴耳末系氢原子光谱的其他线系原子光谱第四节原子的能级结构能及结构猜想氢原子的能级本章复习与检测*第四章原子核第一节走进原子核放射性的发现原子核的组成第二节核衰变与核反应方程原子核的衰变核反应方程半衰期第三节放射性同位素同位素放射性同位素的应用放射性的危害及防护第四节核力与结合能核力及其性质重核与轻核结合能第五节裂变和聚变核裂变链式反应受控热核反应第六节核能利用反应堆核电站核能利用第七节小粒子与大宇宙从小粒子到大宇宙——空间跨度从粒子寿命到宇宙年龄——时间跨度本章复习与检测。