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。

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。

高中物理（人教大纲版）第三册第二十三章相对论简介三、狭义相对论的其他结论(第一课时)●本节教材分析本节教材在上节时间间隔相对性和长度相对性的基础上直接引入了相对论的速度叠加公式，质量公式和爱因斯坦质能联系方程.对公式本身的学习和理解不会有特别的困难，教学中要注意通过实例分析训练使学生能够辨清在哪些情况下要考虑相对论效应，哪些情况不必考虑.课后的练习题2提供了一个很有价值的实例，做完题目后要帮助学习分析它的物理意义，以加深对前面结论的理解.教学中还可以选择一些相关计算进行训练，巩固三个结论.●教学目标一、知识目标1.知道相对论的速度叠加公式.2.知道相对论质量.3.知道爱因斯坦质能方程.二、能力目标培养应用相对论时空观分析研究问题的能力.三、德育目标激发学生对相对论力学的探索热情.●教学重点三个结论的理解应用.●教学难点能辨清在哪些情况下要考虑相对论效应，哪些情况下不必考虑.●教学方法在教师的引导下，共同分析、研究得出结论.●教学用具投影仪及投影片.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］在第一节内容的学习中，遗留一个问题，那就是经典物理中速度叠加原理与光速不变之间的矛盾，显然经典的速度叠加原理在高速情况下是不适用的，下面我们来认识相对论的速度叠加原理.二、新课教学（一）相对论速度叠加公式［投影］如图23—4，高速火车对地速度为v，车上小球相对于车的速度为u′，则地上观察者观察到它的速度为u图23—4则有：u =21cv u v u '++' 注意这一公式仅适用于u ′与v 在一直线上的情况，当u ′与v 相反时，u ′取负值. 下面请大家计算下列三种情况下地面观察者看到的球速度，并比较u 与u ′+v 以及u 与c 的大小关系［投影问题］1.当u ′=2c v =43c 时 2.当u ′=c v =c 时3.当u ′=-c v =2c 时 （学生基本能准确快速地代入运算出结果，教师引导学生分析比较） ［生1］第一问中u =1110c ,u ′+v =45c ,可见u ＜(u ′+v )并且u ＜c .由此可以看出，合速度比（u ′+v ）要小，这与经典速度合成完全不同. ［生2］第二问中u =32cu ′+v =2c ，与上面同学分析是一致的. ［生3］第三问中u =-c ，表示合速度大小仍然为c ,方向与v 相反，从二、三两个结果可以看出，u ′=c 时，不论v 如何取值，在什么参考系中观察，光速都是c .［师］三位同学分析得很好.对于低速物体u ′与v 与光速相比很小时，根据公式u =21cv u v u '++'可知u ′v 《c ，这时u ≈u ′+v ，这就是经典物理学的速度合成法则. （二）相对论的质量［师］我们先来解一道力学题.［投影］质量m =0.5 kg 的小球，在F =100 N 的合力作用下由静止开始加速，求经2×106 s ，它的速度变为多少？［生］据F =ma 可求出a =200 m/s 2，再据v 2=at 求得经2×106 s 时，它的速度为4×108 m/s.［师］大家觉得这个结果可能吗？［生］不可能，前面我们已经看到，物体的速度不能超过光速3×108 m/s.［师］问题出在哪里呢？［生］可能是物体的质量发生了变化，随速度的增加而改变.［师］这一猜想很有道理.事实上，严格的论证已经证实了这一点.如果物体静止时质量为m 0.以速度v 运动时质量为m ，则有m =2)(1c v m -由公式可以看出随v 的增加，物体的质量随之增大.(以回旋加速器为例，讨论为什么粒子加速时能量要受到限制，还可结合练习三（1）（2）题进行讨论)（三）质能方程［师］根据前面的相对论质量，爱因斯坦质能联系方程应该变为E =mc 2=220)(1c v c m -.物体运动的动能为运动时能量和静止时能量E 0之差：E k =E -E 0 物体低速运动时，cv «1 E =m 0c 2［1-(c v )2］-21≈［1+21 (cv )2］m 0c 2(请同学们课后查阅有关数学公式) 动能E k =E -E 0≈21 (c v )2m 0c 2=21m 0v 2 这就是经典力学中我们熟悉的动能表达式.由此可以看到，牛顿力学是v «c 时的特例. （教师带领学生讨论练习三（3）题，加深对是否考虑相对论效应以及质能方程的理解）三、小结本节我们通过对相对论速度叠加公式、相对论质量公式和质能方程的学习，进一步掌握了相对论原理在高速状态下的应用，激发了对相对论力学的探索热情.四、布置作业练习三（1）、（2）、（3）五、板书设计（一）相对论速度叠加公式u =21cv u v u '++' v 为高速火车速度，u ′为物体对车速度 u 为物体对地速度（二）相对论质量m =2)(1c v m -m 0为静止质量，m 是速度为v 时的质量.(三)质能方程E =mc 2=220)(1c v c m -动能：E k ==E -E 0=220)(1c v c m --m 0c 2E k ≈21m 0v 2(v «c 时） 六、本节优化训练设计1.星际火箭以0.8c 的速率飞行，其运动质量为静止质量的多少倍？2.冥王星绕太阳公转的线速率为 4.83×103 m/s.求其静止质量为运动质量的百分之几？3.处于恒星际站上的观测者测得两个宇宙飞船以0.99c 的速率沿相反方向离去，问自一火箭测得另一火箭的速率是多少？参考答案：1.352.99.9993%3.0.99995c。

物理惯性知识点总结1. 惯性定律惯性定律是经典力学的基础定律之一，也被称为牛顿第一定律。

它描述了一个物体在没有外力作用下会保持它的运动状态或静止状态，即如果物体处于静止状态，它将保持静止状态；如果物体处于匀速直线运动状态，它将保持匀速直线运动状态。

这个定律表明了物体的惯性特性，也就是说物体具有一种“固有的”性质，会保持其原有的状态。

这个定律的重要性在于它为后续的牛顿运动定律和运动方程提供了基础，也为我们理解物体在运动中所表现出的行为提供了依据。

2. 惯性参考系惯性参考系是描述物体运动的参考系，它具有以下两个特点：一是它是一个惯性参考系，即在这个参考系中，牛顿运动定律成立，物体在这个参考系中表现出的运动状态符合惯性定律；二是它是一个惯性参考系，即在这个参考系中，物体没有受到任何外力的作用或者受到的外力平衡，从而保持匀速直线运动或静止状态。

对于惯性参考系的选择，通常我们会选择地面参考系作为我们的参考系，因为地面参考系相对于地球来说是惯性参考系，而在这个参考系中的运动状态是比较容易观测和描述的。

但在一些特殊情况下，比如相对论力学中的情况，我们需要考虑特殊的惯性参考系，以使得牛顿运动定律在这个参考系中依然成立。

3. 牛顿运动定律牛顿运动定律是经典力学的基础定律之一，它描述了物体在受到外力作用时所表现出的运动状态。

具体来说，牛顿第二定律描述了一个物体受力时所表现出的加速度与所受外力的关系：F=ma，即物体所受的合外力等于物体的质量与加速度的乘积。

这个定律揭示了物体受力时的运动规律，也为我们提供了计算物体在受力情况下的运动状态的方法。

同时，牛顿第三定律描述了物体相互作用的力，即两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反。

4. 惯性质量惯性质量是描述物体惯性特性的一个物理量，它与物体所受外力所产生的加速度成正比，即 F=ma。

惯性质量的大小为物体所受合外力与物体所产生的加速度之比，它是描述物体对于外力的反应程度的一个量度。