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《2020_2021学年高中物理第15章相对论简介3_4狭义相对论的其他结论广义相对论简介课件新人教版选修3_4202103291146.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、3狭义相对论的其他结论4广义相对论简介必备知识·自主学习一、狭义相对论的其他结论1.相对论速度变换公式:设车对地面的速度为v,人对车的速度为u′,车上人相对于地面的速度为u。(1)经典的时空观:u=u′+v。(2)相对论的速度变换公式:u=_______。如果车上人运动方向与车运动方向相同,u′取正值,如果车上人运动方向与车运动方向相反,u′取负值。如果u′和v的方向垂直或成其他任意角度,公式不成立,只适用于两者运动方向在__________上。一条直线2.相对论质量:(1)经典力学:物体的质量是不变的,一定的力作用在物体上,产生的加速度也是_____的,足够长的时
2、间以后物体就可以达到任意速度。(2)相对论情况下:物体的质量随其速度的增大而_____。物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0的关系式为:m=_______。一定增大3.质能方程:质能方程:E=___。质能方程表达了物体的质量m和它所具有的能量E之间的关系。mc2二、广义相对论简介1.超越狭义相对论的思考:爱因斯坦思考狭义相对论无法解决的两个问题:(1)引力问题:万有引力理论无法纳入___________的框架。(2)非惯性系问题:狭义相对论只适用于___________。它们是促成广义相对论的前提。2.广义相对性原理和等效原理:(1)广义相对性原理:在任何参
3、考系中,物理规律都是_____的。(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_____。狭义相对论惯性参考系相同等价3.广义相对论的几个结论:(1)光线经过强引力场发生_____。(2)引力红移:引力场的存在使得空间不同位置的_____进程出现了差别。而使矮星表面原子发光频率_____。弯曲时间偏低【易错辨析】(1)物体的质量发生变化时,能量一定发生变化。()(2)质量是物体的固有属性,因此在任何情况下都不会发生改变。()(3)只有运动物体才具有能量,静止物体没有能量。()(4)爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量。()提示:(1)√。由质能方程Δ
4、E=Δmc2可知,质量变化时,一定对应着能量的变化。(2)×。由狭义相对论可知,物体的质量随速度的增加而增加。(3)×。由爱因斯坦质能方程E=mc2可知,不管物体运动还是静止都具有能量。(4)×。爱因斯坦通过质能方程阐明了质量与能量的联系,但不能认为质量就是能量。关键能力·合作学习1.运动物体的动能:Ek=E-E0,Ek是物体的动能,E=mc2是物体运动时的能量,E0=m0c2是物体静止时的能量。在v≪c时,Ek≈。这就是我们过去熟悉的动能表达式,这也能让我们看出,牛顿力学是相对论力学在低速情况下的特例。推导如下:Ek=E-E0=mc2-m0c2,将动态质量m=代入
5、上式整理得:Ek=。当v≪c时,≈,代入上式得:Ek=≈。2.如果质量发生了变化,其能量也相应发生变化ΔE=Δmc2,这个方程常应用在核能的开发和利用上【典例示范】【典例】某物体静止时的质量为1kg,若该物体分别以100m/s和0.9倍光速运动,试按照狭义相对论的观点分别计算出物体在两种情况下的质量,此结果说明了什么?【解析】在物体的速度为100m/s和0.9倍光速时,根据m=分别算出两种情况下的质量为m1=≈m0m2==≈2.29m0由此可见:一般物体的运动,不考虑其质量的变化,当其速度接近光速时,质量变化明显。答案:见解析【素养训练】1.在日常生活中,我们并没有
6、发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化,其原因是()A.运动中的物体,其质量无法称量B.物体的速度远小于光速,质量变化极小C.物体的质量太大D.物体质量并不随速度变化而变化【解析】选B。根据狭义相对论m=可知,在宏观物体的运动中,v≪c,所以m变化不大,而不是因质量太大或无法测量。2.按照爱因斯坦狭义相对论,以速度v运动的物体的相对论质量m(即运动质量)与静止质量m0的关系为m=。那么速度为7.9km/s的运动火箭的相对论质量m约是静止质量m0的________倍;速度为0.9c的运动电子的相对论质量m是静止质量m0的________倍。【解析】速度为7.9km/
7、s的运动火箭的相对论质量m与静止质量m0的比值:==≈1即m≈m0速度为0.9c的运动电子的相对论质量m与静止质量m0的比值:===,即m=2.294m0。答案:12.294知识点二 广义相对论的几个结论1.光线在引力场中弯曲:根据广义相对论,物质的引力会使光线弯曲,引力场越强,弯曲越厉害。通常物体的引力场都太弱,但太阳引力场却能引起光线比较明显的弯曲。2.引力红移:按照广义相对论,引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别。例如,在强引力的星球附近,时间进程会变慢,因此光振动会变慢,相应的光的波长变长、频率变小,光谱线会发生向红光一端移动的现象。广义相对论
