高中物理 第六章 相对论 6.2 狭义相对论的两个基本假设学案 教科版选修3-4.doc

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1、狭义相对论的两个基本假设(选学)[学习目标定位]　1.了解广义相对论的基本原理.2.初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据．1．广义相对论的两个基本原理(1)广义相对性原理在任何参考系中物理规律都是一样的．(2)等效原理一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的．2、广义相对论点滴[问题设计]1．在一个全封闭的宇宙飞船中，若飞船静止，宇航员将一小球自由释放，小球将怎样运动？假如没有引力场，飞船加速上升，宇航员将小球自由释放，小球相对飞船会怎样运动？答案　小球都是以某一加速度落向舱底．2．宇航员能否根据“小球的加速下落”判断飞船是静止在一个引力场中，还是正处

2、在一个没有引力场而正加速上升的过程中？答案　不能．[要点提炼]1．广义相对论的基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是一样的．(2)等效原理：一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的．2．广义相对论的几个结论(1)光线在引力场中弯曲．(2)引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别(引力红移)．一、相对论速度变换公式例1　一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动．此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同．求电子相对于实验室参考系的速度．解析　已知u＝0.05c，vx′＝0.8c.由相对论速度

3、变换公式得vx＝＝，vx＝≈0.817c.答案　0.817c二、对质能方程的理解例2　下列关于爱因斯坦质能方程的说法中，正确的是(　　)A．只有运动的物体才具有质能，静止的物体没有质能B．一定的质量总是和一定的能量相对应C．E＝mc2中能量E其实就是物体的内能D．由ΔE＝Δmc2知质量与能量可以相互转化解析　E＝mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化．故选项B正确，D错误；静止的物体也具有能量，称为静质能E0，E0＝m0c2，m0叫做静质量；E＝mc2中的能量E包括静质能E0和动能Ek，而非物体的内能，故选项A

4、、C错误．答案　B三、广义相对论的几个结论例3　在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光(　　)A．经太阳时发生了衍射B．可以穿透太阳及其他障碍物C．在太阳引力场作用下发生了弯曲D．经过太阳外的大气层时发生了折射解析　根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，A、B、D均错．答案　C1.(相对论速度变换公式)在高速运动的火车上，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u与u′＋v的关系是(　　)A．u＝u′＋v　

5、　　　　　B．uu′＋vD．以上均不正确答案　B解析　由相对论速度变换公式可知B正确．2．(对质能方程的理解)关于物体的质量，下列说法正确的是(　　)A．在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的B．在牛顿力学中，物体的质量随物体的速度变化而变化C．在相对论力学中，物体静止时的质量最小D．在相对论力学中，物体的质量随物体速度的增大而增大答案　ACD解析　在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的，故选项A正确，B错误；在相对论力学中，由于物体的速度v不可能达到光速c，所以v

6、宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于飞船的运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是(　　)A．船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B．船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的C．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的D．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的答案　AD　　　　　　　　　　　　　　　　　　　题组一　相对论速度变换公式1．设想有一艘飞船以v＝0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体，该物体相对于飞船的速度为0.9c，从地面上的人看来，物体的速度为(　　)A．1.7cB．0.1cC．0.99cD．无法确定答案　C解析　根据相对论

7、速度变换公式得u＝≈0.99c.2．火箭以c的速度飞离地球，在火箭上向地球发射一束高能粒子，粒子相对地球的速度为c，其运动方向与火箭的运动方向相反．则粒子相对火箭的速度大小为(　　)A.cB.C.cD.答案　C解析　由相对论的速度变换公式得－c＝解得u′＝－c，负号说明与v方向相反．3．地球上一观察者，看见一飞船A以速度2.5×108m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2.0×108m/s跟随A飞行．求：(1)A上的乘客看到B的相对速度；(2)