【创新设计】2015-2016学年高中物理 第6章 相对论与量子论初步 第2讲 量子世界学案 鲁科版必修2

第2讲量子世界

[目标定位] 1.通过对简单现象的探究，理解热辐射、黑体、能量子等概念.2.了解普朗克“量子假说”的背景，体会经典力学的局限性.3.了解爱因斯坦“光量子说”的含义，知道光具有波粒二象性.4.了解德布罗意的物质波假说及意义．

一、“紫外灾难”

1．热辐射：因物体中的______________受到激发而发射出________的现象，称为热辐射．物体在任何温度下都会发生热辐射现象．

2．黑体：黑体是物理学家为了研究热辐射的规律而设想的一个理想化模型，它是一个能______________热辐射而________热辐射的物体．

3．“紫外灾难”：

(1)实验曲线：人们发现，黑体的单色辐出度与黑体的辐射波______和______有关，并得出了黑体的单色辐出度与辐射波________、________之间关系的实验曲线．

(2)“紫外灾难”：在推导符合实验曲线的公式时，发现结果与实验曲线______．这个与实验不符的结果出现在紫外区．

想一想是否只有高温物体才能辐射出电磁波？

二、不连续的能量

1．普朗克的量子说

(1)提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难而提出的．

(2)含义：物体辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的________．

E＝____ (n＝0,1,2,3，…)

(3)量子的能量：辐射中的一份能量就是一个量子．量子能量的大小取决于辐射的______，量子的能量ε与______成正比．

ε＝hν，公式中h＝________________，称为普朗克常量．

普朗克常量是普朗克引进的一个物理普适常数，是微观现象量子特征的表征．

2．量子(化)含义

所谓量子(或量子化)，本质是____________．

三、物质的波粒二象性

1．物理学史

(1)光的微粒说的创始人是______，可以解释________、____________等．

(2)光的波动说的代表人物是________．

(3)光量子假设的提出者是____________，直到________的发现才验证了光量子假说的正确性．

2．光的本质：光具有____________，它在一定条件下，突出地表现出________，实质是不连续性；而在另一些条件下，又突出地表现出________．

3．物质波：物理学家德布罗意进一步提出了________理论，根据这一理论，每个物质粒子都伴随着________，这种波被称为物质波，又称为________，戴维孙、革末及汤姆孙的____________实验证实了物质波的存在．

4．结论：光与静止质量不为零的物质都具有____________．

想一想如何理解光的波粒二象性？

一、热辐射和能量量子化

1．热辐射

在任何温度下，任何物体都会发射电磁波．辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．这是热辐射的一种特性．同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高，光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高．

温馨提示 热辐射是热传递的一种方式，它的特点是热不凭借其他物体即可直接传播．

2．量子化假设

普朗克提出物质辐射(或吸收)的能量E 只能是某一最小能量单位的整数倍，E ＝n ε，n ＝1,2,3…，n 叫做量子数．量子的能量：ε＝h ν＝hc λ

.式中h 为普朗克常数(h ＝6.63×10－34 J·s)是微观现象量子特征的表征，ν为频率，c 为真空的光速，λ为光波的波长．

3．原子的能量分布

(1)原子只能处于一系列不连续的能量状态中．

(2)原子的不同能量状态对应电子的不同运行轨道，即电子的轨道半径是不连续的．

(3)原子的能量状态变化时，要吸收(或辐射)一定频率的光的能量h ν，因此原子光谱是不连续的．

4．量子假说的“灵魂”有不连续性

温馨提示 在宏观世界中，量子化现象几乎显示不出来，因此它的状态变化是连续的，由于在微观世界中主要特征是量子化的，因此在宏观世界中总结出来的规律不能适用于微观世界．

例1 关于量子假说，下列说法正确的是( )

A ．为了解决黑体辐射的理论困难，爱因斯坦提出了量子假说

B ．量子假说第一次提出了不连续的概念

C ．能量的量子化就是能量的不连续化

D ．量子假说认为电磁波在空间的传播是不连续的

例2 太阳光垂直照射到地面上时，地面上1 m 2接受太阳光的功率为1.4 kW ，其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长约为0.55 μm ，普朗克常量h ＝6.63×10

－34 J·s，

求地面上1 m 2面积上每秒接收到的可见光的光子数．

思路分析 先求每个光子的能量―→据能量守恒列公式―→求解结论

二、对波粒二象性的理解

1．大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性．

2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量，和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波．

3．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此ε＝h ν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．

4．对不同频率的光子，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．

5．实物粒子与波

(1)1924年，法国青年物理学家德布罗意在光具有波粒二象性的启发下，提出了一个大胆的观点：一切实物粒子(如电子、原子、分子等)都具有波粒二象性．德布罗意把实物粒子所对应的波叫物质波，又称为德布罗意波．

波长表达式为λ＝h p

，其中λ是波长，p ＝mv 称为动量，h 为普朗克常数．

(2)物质的波粒二象性在实践中的应用

电子显微镜的水平分辨率为0.2 nm ，垂直分辨率为0.1 nm.达到了原子尺度，如利用铁原子排成原子围栏．

温馨提示 1.微观粒子具有明显的波动性，宏观物质也具有波动性，但极不明显．

2．光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，不可把光当成宏观概念中的波和粒子．光在传播过程中往往显示波动性，在与物质作用时显示粒子性．

例3 关于光的本性，下列说法中正确的是( )

A ．光子说并没有否定光的电磁说

B ．光电效应现象反映了光的粒子性

C ．光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的

D ．大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性 针对训练 下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )

A ．有的光是波，有的光是粒子

B．光子与电子是同样的一种粒子

C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著

D．大量光子的行为往往显示出粒子性

紫外灾难

1．黑体辐射的“紫外灾难”是指( )

A．紫色的自然灾害

B．实验曲线与经典物理理论的计算结果不符合，该结果出现在紫外区，故称黑体辐射的“紫外灾难”

C．黑体温度达到一定值时，物体辐射的全部都是紫外线

D．黑体温度达到一定值时，物体辐射的全部都是紫色

不连续的能量

2．最早提出量子假说的物理学家是( )

A．爱因斯坦B．牛顿

C．开普勒 D．普朗克

物质的波粒二象性

3．下列说法正确的是( )

A．光是一种电磁波

B．光是一种概率波

C．光子相当于高速运动的质点

D．光的直线传播只是宏观近似规律

答案精析

第2讲量子世界

预习导学

一、1.分子、原子电磁波

2．完全吸收不反射

3．(1)波长温度波长λ温度T(2)不符

想一想物体在任何温度下(包括0 ℃以下)都会辐射各种波长的电磁波．只是物体的辐射强度按波长分布情况不同．

二、1.(2)整数倍nε(3)波长频率ν 6.63×10－34J·s

2．不连续性

三、1.(1)牛顿光的反射光的颜色(2)惠更斯(3)爱因斯坦康普顿

2．波粒二象性微粒性波动性

3．物质波一种波概率波电子衍射

4．波粒二象性

想一想光既具有波动性又具有粒子性．大量光子产生的效果显示出波动性，个别(或少量)光子产生的效果显示粒子性；频率低、波长长的光，波动性显著，而频率高、波长短的光，粒子性显著．

课堂讲义

例1 B C [量子假说由普朗克提出，认为电磁波的发射和吸收都是不连续的，是一份一份进行的．它不但解决了黑体辐射的理论困难，而且更重要的是提出了“量子”概念，揭开了物理学上崭新的一页，选项B、C正确．]

例2 1.74×1021个

解析由光子能量与波长的关系可求出每个光子的能量，由总能量与每个光子的能量关系求出光子数．

每个光子的能量ε＝h c

λ

设地面上1 m2每秒钟接收到n个光子有0.45P＝nε

则n＝0.45 Pλ

hc

＝

0.45×0.55×10－6×1.4×103

6.63×10－34×3×108

＝1.74×1021 (个)．

例3 AB [光既有粒子性，又有波动性，但这两种特性并不是牛顿所支持的微粒说和惠更斯提出的波动说，它体现出的规律不再是宏观粒子和机械波所表现出的规律，而是自身体现的一种微观世界特有的规律．光子说和电磁说各自能解释光特有的现象，两者构成一个统一的整体，而微粒说和波动说是相互对立的．]

针对训练 C

对点练习

1．B [实验曲线与经典物理理论的计算结果不符合，随着波长变短，即向紫外区延伸时，计算的结果与实验曲线严重不符，该结果出现在紫外区，称其为黑体辐射的“紫外灾难”，故B正确，A、C、D错误．]

2．D [普朗克是量子力学的奠基者，被称为量子力学之父．]

3．ABD [不能把光波看做是宏观力学中的介质波、连续波，它实质上是电磁波、概率波；也不能把光子看做宏观世界中的实物粒子、质点．]

高中物理相对论知识点总结

高中物理选修3-4——相对论简 介知识点总结 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，如4所述； （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。。是相对被测物静止的参考系中测得的长度，是相对被测物以速度运动的参考系中测得的长度，且的方向与速度的方向平行。 （3）时间是相对的。。是相对某参考系（如地面）运动的参考系中（如飞船内）的钟所测得的时间，是静止的参考系中（地面上）的钟所测得的时间。 （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度运动的参考系中所测得的质量。 （5）相对论速度变换公式：。（是矢量式）（6）相对论质能关系公式：。其中是物体的动质量。 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。

鲁教版第六章 相对论与量子论初步单元测试题及答案

万有引力定律及其应用 一、选择题 １.设行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比T 2/R 3=K 为常数，此常数的大小 ( ) A ．只与恒星质量有关 B ．与恒星质量和行星质量均有关 C ．只与行星质量有关 D ．与恒星和行星的速度有关 ２利用下列哪组数据，可以计算出地球的质量( ) ①已知地球半径R 和地面重力加速度g ②已知卫星绕地琺做匀速圆周运动的轨道半径和r 周期T ③已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期T 和月球质量m ④已知同步卫星离地面高h 和地球自转周期T A ．①② B ．①②④ C ．①③④ D ．②③④ ３.苹果落向地球，而不是地球向上运动碰到苹果，发生这个现象的原因是( ) A.由于苹果质量小，对地球的引力小，而地球质量大，对苹果引力大造成的 B.由于地球对苹果有引力，而苹果对地球无引力造成的 C.苹果与地球间的引力是大小相等的，由于地球质量极大，不可能产生明显的加速度 D.以上说法都不对 ４.两颗人造地球卫星，质量之比m 1:m 2＝1:2,轨道半径之比R 1:R 2=3:1，下面有关数据之比正确的是( ) A.周期之比T 1:T 2=3:1 B.线速度之比v 1:v 2=3:1 C.向心力之比为F 1:F 2=1:9 D.向心加速度之比a 1:a 2=1:9 ５.已知甲、乙两行星的半径之比为a ，它们各自的第一宇宙速度之比为b ，则下列结论不正确的是( ) A.甲、乙两行星的质量之比为b 2a :1 B.甲、乙两行星表面的重力加速度之比为b 2:a C.甲、乙两行星各自的卫星的最小周期之比为a:b D.甲、乙两行星各自的卫星的最大角速度之比为b :a ６.地球同步卫星距地面高度为h ，地球表面的重力加速度为g ，地球半径为R ,地球自转的角速度为ω，那么下列表达式表示同步卫星绕地球转动的线速度的是( ) A.ω)(h R v += B.)/(h R Rg v += C.)/(h R g R v += D.32ωg R v = 二、非选择题: 7．用卡文迪许扭秤做实验，小球球质量m 1=0.01kg ，大球质量m 2=0.5kg ，两球心间距为0.05m ，两球的万有引力为 N 。 8．宇航员在某星球表面做了两个实验。实验一:在该星球上以同样的高度和初速度平抛同物体，发现其水平射程比地球上远3 倍。实验二:飞船绕该星球表面的运行周期是率绕地球表面运行周期的2 倍。则该星球与地球的质量之比为 ；该蜂王地球的半径之比为 。 9．中子星是由密集的中子组成的星体，具有极大的密度，通过观察已知某中子星的自转速度ω=60πrad/s ，该中子星并没有因为自转而解体，根据这些事实人们可以推知中子星的

量子力学与狭义相对论之间的不协调

量子力学与狭义相对论之间的不协调 物理规律中，物质的变换总是根据当前状态的各种参数决定的，没有对历史的记忆，而且由于光速最大原理，能影响一个质点运动的信息只能是这个点邻近无穷小范围内的信息，这两个特点决定了微分方程适用于大多数的物理规律描述.用微分来描述瞬时的变化率，实际上是一个极限的过程，能对瞬时变化给出很好的描述.就目前来看，用微分来描述变化率是最好的方法.物理上的“定域性”原则现在已经受到了越来越多的挑战，基本可以认为真实的物理至少在一定程度和能级条件下是不满足定域性原则的，这是一系列物理实验的论证结果.从物理上来说，能用微分方程描述的另一个潜在依据就是不存在稳定的时间与空间最小单元.如果存在最小单元，在这个单元中的一切不可取分，状态不可分辨，那么最后我们要用的就可能是差分函数与差分方程，而不是微分方程. 大量实验证实，非定域性是量子力学的一个基本属性，但是非定域性将意味着超光速传播，这与狭义相对论的基本假设矛盾.当前，量子引力理论中的超弦理论的时空背景相关性，与圈量子引力理论中的时空背景无关性同时存在，是物理学中潜在的对于时空本质不同态度的一次大碰撞，这种困难预示着物理学需要一次概念的变革，首当其冲的就是时空.时空观念是物理学中最基本的也是最重要的概念，不同的时空观念将导致不同的理论研究方向，任何对于时空概念的更新和深化，势必对整个物理学产生巨大的革命性的影响. 作为量子论和狭义相对论的结合的量子电动力学和量子场论更是如此.一方面，量子电动力学取得了巨大成功，可以给出与实验精确符合的微扰论计算结果，例如关于电子反常磁矩的微扰论计算结果与实验结果可以符合到十几位有效数字；格拉肖-温伯格-萨拉姆(Glashow-Weinberg-Salam)的弱电模型在很大程度上统一了微观尺度上的电磁作用和弱作用，在相当于1000倍质子质量的能量尺度下与几乎所有实验符合；包括量子色动力学在内的标准模型对于强作用的一些性质也能给出令人满意的结果等.另一方面，与实验精确符合的微扰论计算在理论上却并不成立，微扰级数本身一定会发散.标准模型中有20几个自由参数需要实验输入，其中包括一些极重要的无量纲参数，如精细结构常数、μ介子与电子质量之比等.为了减少参数的大统一理论或超对称大统一理论，往往会导致质子衰变.可是，实验上一直没有观测到质子衰变现象，也没有观测到超对称粒子，这是为什么？超对称如何破缺？为什么有夸克禁闭和色禁闭？为什么夸克质量谱中存在极大的质量间隙？为什么会有三代夸克-轻子及其质谱？理论上作用极大的“真空”到底是什么?理论上计算的“真空”能量，与宇宙学常数观测值相应的“真空能”相比，高出几十到一百多个数量级，这又是为什

鲁科版高中物理必修二 第六章 相对论与量子论初步

高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作） 鲁科版物理必修二 第六章 相对论与量子论初步 单元测试 一、选择题（本题有7个小题。每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有 多个选项正确） 1.(2008年江苏高考)惯性系S 中有一边长为l 的正方形（如图A 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 ( ) 2.(江苏省盐城中学2009届高三物理复习选修3-4模块测试)1905年爱因斯坦提出了狭义相对 论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是（ ） A 、同时的绝对性与同时的相对性 B 、运动的时钟变慢与运动的尺子缩短 C 、时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性 D 、相对性原理与光速不变原理 3.(渭南市2009年高三教学质量检测Ⅱ)为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方 程，E=mc 2科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程 放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性。设捕获中子前的原子质量为m 1， 捕获中子后的原子质量为m 2，被捕获的中子质量为m 3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一 实验需验证的关系式是 ( ) A. ΔE=(m 1－m 2－m 3)c 2 B. ΔE=(m 1+m 3－m 2)c 2 C. ΔE=( m 2－m 1－m 3)c 2 D. ΔE=( m 2－m 1+m 3)c 2 4、(天津市2009届高三六校联考)如图所示，按照狭义相对论的观点， 火箭B 是“追赶”光的；火箭A 是“迎着”光飞行的，若火箭相对地面 A B C D 光

鲁科版 高一 第6章 相对论与量子论初步 第2节 量子世界 天天练

鲁科版 高一 第6章 相对论与量子论初步 第2节 量子世界 天天练 一、多选题 1. 下列有关黑体和黑体辐射的说法正确的是（） A．黑体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射 B．黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波（包括可见光和不可见光） C．黑体辐射的实验规律可以利用经典物理学的理论来解释 D．黑体辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释 2. 对黑体的认识，下列说法正确的是（） A．黑体只吸收电磁波，不辐射电磁波 B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及其表面状况无关 C．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体D．黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝对黑体 3. 1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，下列说法属于能量子假说内容的是（） A．物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的 B．能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子” C ．能量子假说中的能量子的能量，为辐射的频率，为普朗克常量 D．能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的

4. 对于能量量子化的理解，下列说法正确的是（） A．微观粒子的能量是连续的 B．微观粒子的能量是不连续变化的 C．微观粒子的能量可以取任意值 D．微观粒子的能量只能取某些分立的值 5. 1905年爱因斯坦提出了光量子理论，简称光子说，下列选项属于光子说内容的是（） A．光也是一种电磁波 B．光在传播过程中是不连续的，它由数值分立的能量子组成，这个能量子叫光子 C．每个光子的能量为，为普朗克常量 D．光的能量是连续不可分割的 6. 爱因斯坦的光子说很好地对光电效应做出了解释，下列选项属于光子说解释光电效应的是（）A．一个电子只能吸收一个光子 B．电子吸收光子的能量向外“运动”时，要克服金属的束缚作用而消耗能量 C．电子吸收的光子能量要足够克服金属的束缚作用，电子才能够发射出来 D．光电效应的产生需要一定的照射时间 7. 下列现象中能说明光具有波动性的有（） A．光的干涉B．光的衍射 C．光电效应D．光的偏振现象 8. 下列对于光的本质的说法正确的是（） A．光有时是一种粒子，有时是一种波 B．光既具有波的特性又具有粒子的特性 C．在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性 D．在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性

相对论和量子论

相对论和量子论 量子论和相对论是二十世纪最伟大的两个改变世界的理论，于今他们仍然深深的影响和改变着我们的世界。量子论是现代物理学的两大基石之一。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。所以我们就不难确定它们各自的适用范围：量子力学适用于微观亚原子，量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子论揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，共同奠定了近代物理学的基础。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。 相对论分为：狭义相对论和广义相对论，狭义相对论适用于惯性系，广义相对论适用于惯性系和非惯性系。狭义相对论是建立在四维时空观上的一个理论 狭义相对论有两个原理，一是相对性原理：物理规律在所有的惯性系中有相同的表达形式，二是光速不变原理：真空中的光速是常量，于光源或者观测者的运动无关。狭义相对论的结论有：①长度收缩；②时间延续；③相对质量；④相对论多普勒效应。狭义相对论的重要性；①建立了是用于高速运动的更加精确的时空观；②促进了原子能的利用；③导致了广义相对论的建立，在天体观测中有重要应用。广义相对论是爱因斯坦继狭义相对论之后，深入研究引力理论，于1913年提出的引力场的相对论理论。这一理论完全不同于牛顿的引力论，它把引力场归结为物体周围的时空弯曲，把物体受引力作用而运动，归结为物体在弯曲时空中沿短程线的自由运动。因此，广义相对论亦称时空几何动力学，即把引力归结为时空的几何特性。广义相对论的两个基本原理是：一，等效原理：引力与惯性力等效；二，广义相对性原理:等效原理,所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。 量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子论揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。 量子论：光电效应、康普顿效应、德布罗意波长、波粒二象性。1923年，德布罗意提出了物质波假说，将波粒二象性运用于电子之类的粒子束，把量子论发展到一个新的高度。 1925年-1926年薛定谔率先沿着物质波概念成功地确立了电子的波动方程，为量子理论找到了一个基本公式，并由此创建了波动力学。 几乎与薛定谔同时，海森伯写出了以“关于运动学和力学关系的量子论的重新解释”为题的论文，创立了解决量子波动理论的矩阵方法。

高中物理必备知识点：相对论简介总结

第十七章 相对论简介 这一章介绍高速物体的运动规律和相对论的时空观。这章的教学有两个特点。 第一，我们平时接触的都是低速运动，因此本章很多结论与日常经验不一致，难于接受。第二，相对论的全面阐述要用到较多的高等数学知识，所以这章许多结论都是直接给出的。相对论内容非常抽象，不易理解，但考纲对本章要求不高，只要记住结论就行。 【教学要求】 1．了解相对论的几个基本假设。 2．知道长度、时间的相对性。 3．初步了解相对论速度、质量变换公式。 4．了解爱因斯坦质能关系。 【知识再现】 知识网络 本章概览 考点剖析 选修3-4 相对论简介 相对论的诞生：伽利略相对性原理 狭义相对论的两个基本假设：狭义相对性原理；光速不变原理 时间和空间的相对性：“同时”的相对性 长度的相对性――20)(1c v l l -= 时间间隔的相对性―― 2 )(1c v t -?= ?τ 相对论的时空观 狭义相对论的其他结论：相对论速度变换公式―― 2 1c v u v u u '+'= 相对论质量―― 2 0)(1c v m m -= 质能方程2mc E = 广义相对论简介：广义相对性原理；等效原理 广义相对论的几个结论：物质的引力使光线弯曲 引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别

1．惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就叫做惯性系．相对于一个惯性系做 运动的另一个参考系也是惯性系． 2．狭义相对论的两个基本假设 (1)狭义相对性原理： 。 (2)光速不变原理： 。 3．相对论质量 物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间的关系 2 0)(1c v m m -= 4．质能方程：E ＝mc 2 1．伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。 2．狭义相对性原理：在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的 3．光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。 4．对两个基本原理的正确理解 ①自然规律不仅包括力学规律，还包括电磁学规律等其他所有的物理学规律。 ②强调真空中的光速不变指大小既不依赖于光源或观察者的运动，也不依赖于光的传播方向。 ③几十年来科学家采用各种先进的物理技术测量光速，结果都不违背光速不变原理。 【应用1】下列说法正确的是 （ ） A ．力学规律在任何参考系中都是相同的 B ．在所有惯性系中物理规律都是相同的 C ．在高速运动情况下，惯性系中的物理规律也不一定相同 D ．牛顿运动定律在非惯性系中不变 相同的，在非惯性参考系中，牛顿运动定律不再选用。故选B 1．“同时”的相对性： “同时”是相对的。在一个参考系中看来“同时”的，在另一个参考系中却可能“不同时”。 同时性就是相对的。即在一个惯性系中同时发生的两事件，在另一个惯性系中就不一定是同时发生的。 2．长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。即 20)(1c v l l -= 式中l ，是与杆相对运动的人观察到的杆长，l 0是与杆相对静止的人观察到的杆长。 ②这种长度的变化是相对的，如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与他们一起运动的两位 重点突破

高中物理经典时空观与相对论时空观-例题解析-文档

经典时空观与相对论时空观-例题解析 1.着重体会从绝对时空观无法解释光的传播问题出发，进而提出狭义相对论假设的思想方法. 2.相对论的两个假设无法直接加以验证，但是由它导出的一系列结论却都与实验相符，这种“间接证明”的方法是科学研究中的重要方法. 3.要紧抓住“两个假设”，只有深入理解了这两个“假设”的含义，才能理解应用其他各种相对论效应. 4.要重新科学理解“同时”的含义. 5.注意相对论中各种效应都是相互的. 例如，一把尺子相对地面高速运动时，地面上的观察者测量到尺子的长度变短.如果尺子在地面上不动,而观察者相对于地面高速运动，那么观察者测量到的尺子长度和观察者不运动时相比仍然是缩短的. 时钟变慢的效应也有和“尺缩效应”一样的性质. 6.注意“运动的尺子变短”只是在运动方向上变短，其他方向不变. 【例1】 一只完全密封而不透明的船正在静水中匀速航行，船内的人能够感知船在运动吗？能够测量船的航行速度吗？如果船是加速航行呢？ 解析：如果船是真正的匀速航行，船内的人又无法以船外的物体为参考系，则无法感知船在运动，更不可能测量船的速度.这是伽利略相对性原理的要求. 如果船是加速或减速航行，船内的人完全可以利用牛顿定律测量出船的加速度，但依然不能测量出船的瞬时速度. 【例2】 根据相对论理论，一尺子相对参考系静止时长为L 0，当它以速度v 匀速运动时，参考系上的人测量该尺子的长度将变为： L =L 022 1c v -(c 是光在真空中的传播速度) (5－1) 称之为长度收缩公式. 如果一观察者测得运动着的米尺长0.5 m(米尺的静止长度为1 m)，问此尺以多大的速度接近观察者？ 解析：由L =L 022 1c v -得： v =c 20 2 1L L -=c 25.01-=0.87c =2.6×108 m/s. 【例3】 根据相对论理论,如果地球上的时钟走过了时间t ，那么，以速度v 相对地球运动的飞船上的时钟走过的时间t ′则为： t ′=t 22 1c v -(c 是光在真空中的传播速度) (5－2) 通俗地说，就是运动的时钟变慢了. 设想飞船在甲乙两个相距8亿千米的星球间飞行，甲、乙两星球及飞船上各有一个巨大的钟，现飞船相对星球以0.75c (c 是真空中光速)的速度离开甲星球飞向乙星球，飞船经过甲星球时，三个钟均调整指到3：00整.问，当飞船飞过乙星球的瞬间，飞船内的人看到乙星球上的钟和飞船上的钟分别指向多少？ 解析：在乙星球的观察者看来，飞船飞越的时间为：

相对论与量子力学的矛盾问题

论多维空间中量子力学与相对论的矛盾问题 阿尔伯特·爱因斯坦一生发现了很多东西，最重要的是提出了量子力学和广义的相对论。广义相对论代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平，在天体物理学中有着非常重要的应用，还提出了引力和引力波的存在，是现代宇宙学膨胀宇宙论的理论基础。并且它是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。量子力学是研究原子和次原子等“量子领域”的运动规律的物理学分支学科，基本原理包括量子态的概念，运动方程、理论概念和观测物理量之间的对应规则和物理原理。与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。不过，仍然有一些问题至今未能解决，典型的即是如何将广义相对论和量子物理的定律统一起来，或者说怎样理解这两大理论的统一？ 这个矛盾问题在科学家们提出的多维空间里有了解释。首先我们先来了解一下我们的多维空间。"维"是一种度量，在三维空间坐标上，加上时间，时空互相联系，就构成四维时空。现在科学家的理论认为整个宇宙是十一维的，只是人类的理解只能理解到三维。零维是点，一维是线，二维是面，三维是静态空间，四维是动态空间（因为有了时间）。在这个四维时间线上任何一点都有无限种发展趋势，从四维上的某一点分出无限多的时间线，构成了五维空间。五维空间上两条时间线如同二维空间（如报纸上的两个对角点）不能直接到达，而把报纸对折就可以直接到达报纸上的对角点。五维空间也可以弯曲，产生了六维空间，在六维空间中可以直接到达五维时间线上的任意一点。七维空间包括了从宇宙大爆炸开始到宇宙结束，所有空间维，所有时间维上的所有可能性，以及在任意两点直接到达的可行性。五维空间是某一点产生无限个发展趋势，七维是所有点即无限点上产生无限个时间线。，八维空间中包括了从大爆炸处产生的无限多个宇宙，这些宇宙中有不同的物理定律，不同的引力常数，或许有没有万有引力也说不定，不同的光速。九维空间则是八维空间的弯曲，在八维空间中，不到直接在各个宇宙中到达不同的两点，而九维空间中则可以在八维空间中的两点间直接到达。根据超弦理论，最小粒子不是实体的物质，而是由不同振动频率的超弦形成的物质，不同的频率产生了不同外在表现。在十维空间中，物质已经没有差别，或是已经没有物质。只存在不同振动频率的弦。在十维空间中一切皆有可能。在超弦理论的研究中，发现十维空间还有理论漏洞，新的膜理论就在超弦的线上展拓成超膜，以十一维空间来解释宇宙。 理解了宇宙的空间有更多维存在，再回过来看相对论与量子理论是如何产生矛盾的，我们就很容易理解了：这两个理论在日常的三维空间里是不可能统一的，它们的矛盾是必然的，只有在高维空间里才能得到统一。

高中物理 第六章 相对论与量子论初步学案 鲁科版必修2

高中物理第六章相对论与量子论初步学案鲁 科版必修2 相对性原理两个基本原理光速不变原理四维时空与时空弯曲时间延缓效应高速世界相对论效应长度收缩效应质速关系两个关系质能关系相对论与量子论初步E=nε n=0，1，2…… 量子世界能量的量子化ε=hv=h物质的波粒二象性能力提升第6章综合测试 1、有一接近于光速相对于地球飞行的宇宙火箭，在地球上的观察者将会看到火箭上的物体长度缩短，时钟变慢。由此有人得出结论说，火箭上的同类物体更长，时钟变快。这个结论对吗？ 2、一物理实验小组将一横截面积为S的柱形容器中注入质量为m的水，经阳光直射时间t后，测得水温升高△T，设水对阳光的吸收率为η，阳光光子的平均波长为λ，水的比热容为C，试求该段时间内到达水面的太阳光光子数。 3、已知重核的裂变能获得核能，一个质量为m1的重核A，俘获了一个质量为m0的中子（中子动能略去不计）后，裂变为两个中等质量的核B（质量为m2）和C（质量为m3），则此时核发将发出多少核能？ 4、静系中μ子的平均寿命为τ=

2、210-6秒。据报道，在一组高能物理实验中，当它的速率为v=0、9966c时，通过的平均距离为8千米。说明这现象。（提示，当β≤1时，有）参考答案 1、解析：在古典力学中，人们总认为时间间隔和空间间隔，例如时钟的快慢和物体的长度，在两个参照系里是一样的，不会因参照系的运动而有所变化。因此才有人提出如题所述的问题。 2、解析：水吸收到的光子能量为E1=Cm△T 每个光子的能量ε=h ∴ 水吸收到的光子数 N1=由题意，时间t内到在水面的光子数 N2= 3、解析：反应前质量为m0+m1，反应后质量为m2+m3，由质能关系得△E=△mc2=(m0+m1-m2-m3)c 24、解析：（1）按照非相对论的牛顿力学观点，高速运动时μ子的平均寿命仍然取τ= 2、210-6秒，则它的一生中通过的平均距离应是 L=vτ=cτ=310 82、210-6米=660米，此结果显然与实验事实不符。（2）按照时间延缓效应，观察者测得高速运动μ子的寿命△τ应比它的本征寿命τ长，其间的关系是因为，，所以 v=0、9966c的μ子的平均寿命应比它在静止时的寿命长 12、14倍，即秒= 26、710-6秒。于是它走过的平均距离为 L=

量子力学与广义相对论无法统一

量子物理实际上包含两个方面。一个是原子层次的物质理论：量子力学，正是它我们才能理解和操纵物质世界；另一个是量子场论，它在科学中起到一个完全不同的作用。 作为一个基本理论，量子力学原则上，应该适用于任何大小的物理系统，也就是说不仅限于微观系统，那么，它应该提供一个过渡到巨观「古典」物理的方法。量子现象的存在提出了一个问题，即怎样从量子力学的观点，解释巨观系统的古典现象。尤其无法直接看出的是，量子力学中的叠加状态，如何应用到巨观世界上来。 在量子力学中，一个物理系统仅通过同时可以被测量的可观察量来定义，是它与古典力学最主要的区别。只有通过彻底地使用这样的状态定义，才能够理论性地描写许多量子物理现象。量子力学与古典力学的另一个主要区别，在于测量过程在理论中的地位。在古典力学中，量子世界除了其线度极其微小之外（10-10～10-15m量级），另一个主要特征是它们所涉及的许多宏观世界所对应的物理量往往不能取连续变化的值，（如：坐标、动量、能量、角动量、自旋），甚至取值不确定。许多实验事实表明，量子世界满足的物理规律不再是经典的牛顿力学，而是量子物理学。 量子力学可以算作是被验证的最严密的物理理论之一了。至今为止，所有的实验数据均无法推翻量子力学。大多数物理学家认为，它「几乎」在所有情况下，正确地描写能量和物质的物理性质。虽然如此，量子力学中，依然存在着概念上的弱点和缺陷，除上述的万有引力的量子理论的缺乏外，至今为止对量子力学的解释存在着争议。 １）微观粒子的基本运动方程（非相对论形式）--薛定谔方程。微观粒子的二象性，由此而引起的描述微观粒子状态的特殊方法--波函数，以及微观粒子不同于经典粒子的基本特征--不确定关系。不过，在今天的理论中，不确定性不是单一粒子的属性，而是一个系综相同的粒子的属性。一个物理系统的位置和动量，可以无限精确地被确定和被预言。至少在理论上，测量对这个系统本身，并没有任何影响，并可以无限精确地进行。在量子力学中，测量过程本身对系统造成影响。要描写一个可观察量的测量，需要将一个系统的状态，线性分解为该可观察量的一组本征态的线性组合。测量过程可以看作是在这些本征态上的一个投影，测量结果是对应于被投影的本征态的本征值。假如，对这个系统的无限多个拷贝，每一个拷贝都进行一次测量的话，我们可以获得所有可能的测量值的机率分布，每个值的机率等于对应的本征态的系数的绝对值平方。量子力学中的测量是不可逆的，测量后系统处于该测量值的一个特征向量上。 ２）至今为止，仅仅万有引力无法使用量子力学来描述。因此，在黑洞附近，或者将整个宇宙作为整体来看的话，量子力学可能遇到了其适用边界。目前使用量子力学，或者使用广义相对论，均无法解释，一个粒子到达黑洞的奇点时的物理状况。广义相对论预言，该粒子会被压缩到密度无限大；而量子力学则预言，由于粒子的位置无法被确定，因此，它无法达到密度无限大，而可以逃离黑洞。因此20 世纪最重要的两个新的物理理论，量子力学和广义相对论互相矛盾。寻求解决这个矛盾的答案，是目前理论物理学的一个重要目标（量子重力）。但是至今为止，找到重力的量子理论的问题，显然非常困难。虽然，一些亚古典的近似理论有所成就，比如对霍金辐射的预言，但是至今为止，无法找到一个整体的量子重力的理论。目前，这个方面的研究包括弦理论等。 ３）根据量子力学原理建立的场的理论，是微观现象的物理学基本理论。场是物质存在的

高中物理新课标3-4相对论经典练习含答案

一、选择题 1、以下说法正确的是______ A. 光导纤维有很多的用途，它由内芯和外套两层组成，外套的折射率比内芯的要大 B. 做简谐运动的物体，当物体的位移为负值时，速度一定为正值，加速度一定为正值 C. 在狭义相对论中，真空中光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间 的相对运动没有关系 D. 在无线电波的接收中，使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐 2、以下物理学知识的相关叙述，其中正确的是（ A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振B．变化的电场周围不一定产生变化的磁场 C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理 D．狭义相对论认为，在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关 E．在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜。 3、关于狭义相对论，下列说法正确的是 A．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 C．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长 D．地面上的人发现，坐在高速离开地球的火箭里的人新陈代谢变慢了，而火箭里的人发现地面上的人新陈代谢也变慢了 4、根据狭义相对论下列说法正确的是 A.一根竹竿沿着垂直于竹竿方向高速运动时，竹竿的长度会缩短 B.对于确定的物体，无论运动速度有多大，物体的质量都不会改变 C.宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上的人观察飞船上的时钟变慢了 D.宇宙飞船高速经过地球附近时，飞船上的人观察飞船上的时钟变慢了 5、以下物理学知识的相关叙述，其中正确的是 A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振B．变化的电场周围不一定产生变化的磁场 C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理 D．狭义相对论认为，在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关 E．在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，

鲁科版高中物理必修二 第六章 相对论与量子论初步.doc

高中物理学习材料 鲁科版物理必修二 第六章 相对论与量子论初步 单元测试 一、选择题（本题有7个小题。每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有 多个选项正确） 1.(2008年江苏高考)惯性系S 中有一边长为l 的正方形（如图A 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 ( ) 2.(江苏省盐城中学2009届高三物理复习选修3-4模块测试)1905年爱因斯坦提出了狭义相对 论，狭义相对论的出发点是以两条基本假设为前提的，这两条基本假设是（ ） A 、同时的绝对性与同时的相对性 B 、运动的时钟变慢与运动的尺子缩短 C 、时间间隔的绝对性与空间距离的绝对性 D 、相对性原理与光速不变原理 3.(渭南市2009年高三教学质量检测Ⅱ)为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方 程，E=mc 2科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程 放出的能量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性。设捕获中子前的原子质量为m 1， 捕获中子后的原子质量为m 2，被捕获的中子质量为m 3，核反应过程放出的能量为ΔE ，则这一 实验需验证的关系式是 ( ) A. ΔE=(m 1－m 2－m 3)c 2 B. ΔE=(m 1+m 3－m 2)c 2 C. ΔE=( m 2－m 1－m 3)c 2 D. ΔE=( m 2－m 1+m 3)c 2 4、(天津市2009届高三六校联考)如图所示，按照狭义相对论的观点， 火箭B 是“追赶”光的；火箭A 是“迎着”光飞行的，若火箭相对地面 的速度为v ，则两火箭上的观察者测出的光速分别为 ( )A ．v c +,v c - B ．c , c C ．v c -,v c + D ．无法确定 5、（云南省玉溪民中2009届高三第九次阶段性考试）氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级 辐射出a 光，从n=4的能级跃迁到n=2的能级辐射出b 光。下列关于这两种光的说法正确的 是 ( ) A ．a 光的光子能量比b 光的光子能量大 B ．在同种介质中a 光的传播速度比b 光的传播速度小 C ．在a 光不能使某金属发生光电效应，则b 光一定不能使该金属发生光电效应 光

相对论与量子力学之间的矛盾

相对论的研究对象和适用范围是那些大尺度,高速度的宏观物体.爱因斯坦的相对论分为两个阶段,第一个阶段叫狭义相对论,他研究的是物体在惯性系中(也就是我们初中,高中物理中的理想状态)的高速运动状态,第二个阶段叫广义相对论,主要是研究物体在非惯性系(也就是万有引力场)中的运动状态.相对论的推导过程相当复杂,是个超级的数学推导过程,需要相当高的数学工具才可以理解,所以在研究广义相对论的时候爱因斯坦本人也遇到了困难,找了他一个朋友,当时的一位数学家帮他的忙才得到的结论,据说到目前为止全世界能真正理解相对论的原由的人也不到100人,既然楼主说了不要太复杂,要通俗的可以直接理解的话来解释的话,就不谈由来,只谈结果,相对论的几个重要的结论.第一个是光速不变,我们初中，高中所学的物理学都是牛顿的经典力学,牛顿的经典力在我们日常生活当中的低速,小尺度的环境里是适用的,我们的观念里的速度是叠加的,比如当我们骑自行车前进的过程中向前开了一枪,那么这个子弹的速度是自行车的速度和子弹本身的速度相加,而光则不然,光速恒定不变,你骑自行车打手电筒和站在地上打手电桶,光的速度不发生变化,即便是你以很快的速度向着光射出的放行追逐,光速依然不变. 第二,时间的膨胀,对于运动的物体,物体运动的速度越快,时间就走的越慢.第三尺度的缩短,一个刚性杆在运动的时候长度是缩短的,速度越块长度越短.第四光速是所有有质量的物体的极限,也就是说无论你怎么折腾,有质量的物体永远不可能超过光速,只能无限的接近.第五,在万有引力场附近的空间是弯曲的,第七E=MC ∧2.就是著名的爱因斯坦质能方程.能量等于质量乘以光速的平方.也就是广意的质能守恒,爱因斯坦说,质量(也就是有型物质)和能量其实本身就是同一种物质,他们在一定条件下可以相互转化,而物质具有的能量可以被看作是他的质量,运动的物体的质量要大过它静止的时候的质量,这是因为物体由于运动而具有了动能,而这些动能可以通过上面的质能方程换算成物体的质量,只不过一般的情况下我们宏观世界运动的物体速度都太慢了,这个质量增加太不明显,所以你感觉不到质量的变化而已尽而推导下去,会发现当物体的速度很大了的时候质量的增加就会越来越大,当快接近光速的时候质量几乎是无限大,想要让无限大的质量继续加速你需要的推动力就是无限大,所以才有了第五个结论的光速是物体的速度极限.应该把这个推导过程给你写上的,这个公式我会,打了这么多字太累了就不说这个了.上面这六点就是用最通俗直接的语言来说相对论的结论.看起来似乎很荒谬?别怀疑,用霍金的话说,从我们一出生开始,一直到高中,大学,无论是我们的生活经验也好,还是课本上的教材也好都给了我们一个假象,因为我们处于一种低速的状态下,所以很多东西都被忽略了.上面说的光速不变,时间膨胀,空间尺度的压缩,等等都是事实.只是因为我们的速度太低了,感觉不到而已.再和你说说经典力学和相对论的关系吧!因为我们最开始学的先是经典力学,后来才知道的相对论,所以通常在一些应用情况下叫相对论效应,再说其本质,相对论才是真正描述这个世界规律的真理,而经典力学只是相对论的近似而已,在一般的低速情况下还适用,举了例子,一个1kg的物体假如你推了他一把他以1m/s的速度前进那么他所具有的动能mv^2/2 =0.5焦耳他具有了0.5焦耳的动能这个时候由于他的运动而具有的能量使得他质量增加了质量增加了多少呢把能量0.5焦耳代入爱因斯坦质能方程中去E=m*C^2 0.5=m*C^2 我用计算机算了一下质量增加 m=0.0000000000000000055kg,这个质量非常小,小到平时我们根本感觉不到,

高中物理人人都可以看懂的相对论

人人都可以看懂的相对论·狭义相对论篇 【高】【矮】【胖】【廋】【长】【短】【大】【小】 这所有的一切都是相对的 于是爱因斯坦说：“【相对的】还有时间和空间！这就是相对论！” “时间和空间本身就是相对的。”这句话是什么意思呢？ 是【长】还是【短】，这类感觉上的东西，我们只能做出相对的判断。但是对于一个事物来说，它是有单位的。 在餐厅中听到服务员说“请等一下~”，不如听她说 “请等三分钟~” 这样才比较安心嘛 【三分钟】对于任何人来说都是三分钟，无论是长是短，【三分钟】就只能是【三分钟】。 但是爱因斯坦说不对，他认为 【三分钟】的时间，有时是【两分钟】，有时却是【五分钟】 同样的，空间也是一样 五米长的尺子，对某些人来说是【三米】，对某些人来说是也可能是【六米】 这就是“时间和空间本身就是相对的”这句话的意思。 这可能让一些人难以置信，这也是很正常的。但相对论想要证明的， 就是这样一个让人【难以置信】的结论

那么，为什么说“时间和空间本来就是相对的呢？” 在回答这个问题之前，我们先来继续谈谈【相对】这个词吧。最先使 用这个词的家伙叫做伽利略，就是高塔扔铁球砸到亚里士多德老师脚的那个。 伽利略说：“速度是相对的。” 比如，有一个100km/h的火车正在向前行驶，而车里面有一个投球手向前方以100km/h的速度扔出一颗球。那么球的速度是多少呢？对于扔球的人来说，球的速度是100km/h；而对于火车外站着的穿着水手服的高中女学生来说，球的速度应该200km/h。 顺便一说，按照动漫里的发展，此时这位女学生的裙子会被掀起来， 不过这里暂且不谈（污）。 接下来，又有一辆100km/h的火车从反方向开过来，两辆火车擦身而过。那么对于在那辆反方向行驶的火车看黄色杂志的猥琐大叔来说， 这颗球的速度就变成了300km/h。而在现实生活中，如果这个大叔被这颗球砸中，受到的伤害就应该是等同于300km/h的球造成的而不是100km/h的球造成的。 这也是为什么小鸟可以撞飞机的原因。 可以看出，【速度】依据【参考系】的不同，其数值也会随之发生改变。 换句话说，★【速度】是【相对的】，参照系不同，数值就不同。★这就叫做【伽利略相对性原理】（实际上并不是这个意思）

爱因斯坦和量子论与相对论的诞生答案

物理学的开端：经验物理时期已完成成绩：100.0分 1 “给我一个支点，我就可以耗动地球”这句话是谁说的？（） A、欧几里得 B、阿基米德 C、亚里士多德 D、伽利略 我的答案：B 得分：20.0分 2 相对论是关于（）的基本理论，分为狭义相对论和广义相对论。 A、时空和引力 B、时空和重力 C、时间和空间 D、引力和重力 我的答案：A 得分：20.0分 3 下列人物中最早使用“物理学”这个词的是谁？（） A、牛顿 B、伽利略 C、爱因斯坦 D、亚里斯多德 我的答案：D 得分：20.0分 4 欧洲奴隶社会比中国时间长，中国封建社会比西方时间长。

我的答案：√得分：20.0分 5 阿基米德是欧几里得的学生的学生。 我的答案：√ 伽利略与经典物理的诞生已完成成绩：100.0分 1 以下不属于伽利略的成就的是（） A、重述惯性定律 B、发现万有引力 C、阐述相对性原理 D、自由落体定律 我的答案：B 得分：20.0分 2 《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》与《天体运行论》都是伽利略的著作我的答案：×得分：20.0分 3 伽利略是奥地利物理学家，近代实验科学的先驱者。（） 我的答案：×得分：20.0分 4 伽利略认为斜面上的运动是冲淡了的自由落体运动。（） 我的答案：√得分：20.0分 5 伽利略的逝世和牛顿的出生都是在1642年。（）

我的答案：√ 经典物理的三大支柱：经典力学、经典电动力学、经典热力学和统计力学已完成成绩：100.0分 1 物理学家焦耳是哪个国家的人？（） A、德国 B、奥地利 C、英国 D、意大利 我的答案：C 得分：20.0分 2 “热力学第三定律”的发现者是谁？（） A、克劳修斯 B、能斯特 C、开尔文 D、焦耳 我的答案：B 得分：20.0分 3 以下哪一项属于经典物理的范畴 A、万有引力定律 B、热质学说 C、量子论 D、狭义相对性原理 我的答案：A 得分：20.0分

人教版高中物理选修3-4-15-相对论简介

第十五章相对论简介 教学目的： 1．了解相对论的诞生及发展历程 2．了解时间和空间的相对性 3．了解狭义相对论和广义相对论的内容 教学重点：时间和空间的相对性、狭义相对论和广义相对论 教学难点：时间和空间的相对性 教学过程： 一、狭义相对论的基本假设 牛顿力学是在研究宏观物体的低速（与光速相比）运动时总结出来的.对于微观粒子，牛顿力学并不适用，在这一章中我们还将看到，对于高速运动，即使是宏观物体，牛顿力学也不适用. 19世纪后半叶，关于电磁场的研究不断深入，人们认识到了光的电磁本质.我们已经知道，电磁波是以巨大的速度传播的，因此在电磁场的研究中不断遇到一些矛盾，这些矛盾导致了相对论的出现. 相对论不仅给出了物体在高速运动时所遵循的规律，而且改变了我们对于时间和空间的认识，它的建立在物理学和哲学的发展史上树立了一座重要的里程碑. 经典的相对性原理 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，相对一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系. 我们引用伽利略的一段话，生动地描述了一艘平稳行驶的大船里发生的事情.“船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向各方向飞行，鱼向各个方向随意游动，水滴滴进下面的罐中；你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不比向另一方向用更多的力.你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相同.当你仔细观察这些事情之后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速的，也不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化.你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动”通过这段描述以及日常经验，人们很容易相信这样一个论述：力学规律在任何惯性系中都是相同的.这个论述叫做伽利略相对性原理.相对性原理可以有不同的表述.例如还可以表述为：在一个惯性参考系内进行任何力学实验都不能判断它是否在相对于另一个惯性参考系做匀速直线运动；或者说，任何惯性系都是平权的. 在不同的参考系中观察，物体的运动情况可能不同，例如在一个参考系中物体是静止的，在另一个参考系中看，它可能是运动的，在不同的参考系中它们运动的速度和方向也可能不同.但是，它们在不同的惯性系中遵从的力学规律是一样的，例如遵从同样的牛顿运动定律、同样的运动合成法则…… 光速引起的困难

《相对论和量子论》读书笔记

《相对论和量子论》 尽管我仰慕牛顿的大名，但我并不因此非得认为他是百无一失的。我……遗憾地看到他也会弄错，而他的权威也许有时甚至阻碍了科学的进步。 （英）托马斯·杨 普朗克(Max Planck, 1858－1947)是德国人，从小就表现出数学天分，先后在慕尼黑大学、柏林大学完成大学学业，21岁即获得博士学位。他在进行理论推导时，大胆提出了一个假设：“能量在辐射过程中不是连续的，而是如一股股的涓流似的被释放。这种涓流就是量子，而量子的能量只取决于频率。”1900年12月14日，普朗克在德国物理年会上作了题为《正常光谱辐射能的分布理论》的报告。这是最早的量子论的论文。 最早响应普朗克的结果的是爱因斯坦，他在1905年的论文《关于光的产生和转化的一个启发性的观点》中，称普朗克的的研究是非常革命的，它为辐射问题带来一个崭新的观点。进一步，爱因斯坦假定电磁场的能量本身也是量子化的，提出了光量子理论。爱因斯坦还利用他的光量子假设对光电效应进行了解释，从而克服了光的波动说在这个问题上的困难。 后来1922 年美国物理学家康普顿（Arthur Holly Compton,1892 －1962）在研究X射线与物质相互作用发生散射时，发现散射光与入射光的波长不同，而后在他的中国学生吴有训的协助下用光量子给以理论上进一步的解释。从此光既可以看为波动又可以看为粒子束。这就是所谓的光的波、粒二相性。 在这里经典理论又受到突破，一方面是传统的能量的连续性被突破；另一方面是光表现为波、粒二重性的新观念。至此，关于光的本性是波还是粒子的争论，从惠更斯、牛顿起，经过200多年，在20世纪初经过普朗克、爱因斯坦、康普顿的研究工作得到了协调。 1923年9、10两月德布罗意先后发表了三篇短文，到1924年他向巴黎大学提交的博士论文《关于量子理论的研究》中，总结与发展了前三篇论文的思想。德布罗意的主要思想是将爱因斯坦关于光子的波粒二象性的思想推广到所有的粒子，指出所有的粒子（电子、质子等）也都有波的性质，这就是所谓的德布罗意波。当爱因斯坦看到他的论文后十分重视。后来1927年粒子的二象性得到了实验验证，美国与英国的物理学家先后完成了电子衍射实验。1929年德布罗意获得了诺贝尔物理奖。