广义相对论简介

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第三节狭义相对论的其他结论,第四节广义相对论简介,1,课前自主学案,核心要点突破,课堂互动讲练,课标定位,知能优化训练,第四节广义相对论简介,2,课标定位,学习目标：,1.,知道相对论速度变换公式，相对论质量和质能方程,2,了解广义相对论的基本原理,3,初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据,重点难点：狭义相对论的几个其他结论和质能关系,3,课前自主学案,一、狭义相对论的其他结论,1,.,相对论速度变换公式,(1),速度变换公式,:,设在高速的火车上,火车对地面的速度为,v,车上的人以速度,u,沿火车前进的方向相对火车运动,那么他相对地面的速度,u,_,4,如果车上人的运动与火车的运动方,向相反，则他相对于地面的速度,u,_.,(2),结论,:,光速,c,是宇宙速度的,_,且相对任何参考系,光速都是,_,的,.,极限,不变,5,2,相对论质量,(1),经典力学,:,物体的质量是,_,的,一定的力作用在物体上产生的加速度,_,足够长时间后物体可以达到,_,的速度,.,(2),相对论,:,物体的质量随物体速度增大而,_.,物体以速度,v,运动时的质量,m,与,静止时的质量,m,0,之间的关系是,:,m,_,不变,一定,任意,增大,6,因为总有,v,c,.,可知运动物体的质量,m,总,_,它静止时的质量,m,0,.,3,质能方程,物体质量,m,与其蕴含的能量,E,之间的关系是,:,_.,大于,E,mc,2,7,元贝驾考,元贝驾考,2016,科目一 科目四金手指考试,金手指驾驶员考试,8,二、广义相对论简介,1,广义相对性原理,在任何参考系中,物理规律都是,_,的,2,等效原理,一个,_,的引力场与一个,_,的参考系等价,3,广义相对论的几个结论,(1),物质的,_,使光线弯曲,(2),引力场的存在使空间不同位置的,_,出现差别,引力场越强,时间,_.,相同,均匀,做匀加速运动,引力,时间进程,越慢,9,核心要点突破,10,例如,:,回旋加速器中被加速的粒子的质量会随粒子的加速明显增加,.,导致粒子圆周运动的周期变大,.,它的运动与加在,D,形盒上的交变电压不再同步,.,回旋加速器加速粒子的最大能量因此受到了限制,.,11,答案：,大于,12,二、对质能方程的理解,质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量的关系：一定的质量总是和一定的能量相对应,具体从以下几个方面理解：,1.,静止物体的能量为,E,0,m,0,c,2,这种能量叫做物体的静质能,.,每个有静质量的物体都具有静质能,.,13,即时应用,(,即时突破，小试牛刀,),2,1905,年，爱因斯坦创立了“相对论”,提出了著名的质能方程,.,下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是,(,),A,若物体能量增大,则它的质量增大,B,若物体能量增大,则它的质量减小,C,若核反应过程质量减小,则需吸收能量,D,若核反应过程质量增大,则会放出能量,14,解析：,选,A.,由,E,mc,2,，若,E,增大，则,m,增大；若,E,减小，则,m,减小，故,A,正确、,B,错若,m,减小，则,E,减小；若,m,增大，则,E,增大，故,C,、,D,错,15,三、广义相对论的几个结论,1,.,光线在引力场中偏转,:,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,.,光谱线的这种移动是在引力作用下发生的,所以叫,“,引力红移,”,.,16,3,.,水星近日点的进动,:,天文观测显示,行星的轨道并不是严格闭合的,它们的近日点,(,或远日点,),有进动,(,行星绕太阳一周后,椭圆轨道的长轴也随之有一点转动,叫做“进动”,),这个效应以离太阳最近的水星最为显著,这与牛顿力学理论的计算结果有较大的偏差,而爱因斯坦的广义相对论的计算结果与实验观察结果十分接近,.,广义相对论所作出的以上预言全部被实验观测所证实,.,还有其他一些事实也支持广义相对论,.,目前,广义相对论已经在宇宙结构、宇宙演化等方面发挥主要作用,.,17,课堂互动讲练,类型一,质速关系的应用,例,1,18,【,答案,】,见精讲精析,19,变式训练,1,一观察者测出电子质量为,2,m,0,求电子速率是多少？,(,m,0,为电子静止时的质量,),答案：,0.866,c,20,类型二,质能方程的应用,电子静止时质量为,9.1,10,31,kg,被加速器加速后,其能量为,1.28,10,9,eV,问加速后电子的质量是多少,?,是静止质量的多少倍,?,【,思路点拨,】,电子被加速后的能量是电子的总能量,而不只是电子具有动能,满足公式,E,mc,2,.,例,2,21,【,答案,】,2.28,10,27,kg,2505,倍,22,【,方法总结,】,明确物体质能表达式,E,mc,2,的含义是解题的关键,.,如果物体静止,则,E,0,m,0,c,2,如果此时物体还具有动能,E,k,则此时物体的能量为,E,E,0,E,k,mc,2,其中,m,为物体运动时的质量,.,23,变式训练,2,已知电子的静止能量为,0.511 MeV,若电子的动能为,0.25 MeV,则它所增加的质量,m,与静止质量,m,0,的比值近似为,(,),A,0.1,B,0.2,C,0.5 D,0.9,24,在适当的时候,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,类型三,对广义相对论结论的理解,例,3,25,【,思路点拨,】,依据广义相对论中的引力场中的光线弯曲考虑,【,精讲精析,】,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,】,C,26,变式训练,3,以下说法中，错误的是,(,),A,矮星表面的引力很强,B,时钟在引力场弱的地方比引力场强的地方走得快些,C,在引力场越弱的地方，物体长度越长,D,在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移,答案：,CD,27,