资源描述
第三节狭义相对论的其他结论第三节狭义相对论的其他结论第四节广义相对论简介第四节广义相对论简介课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课标定位课标定位知能优化训练知能优化训练第第四四节节广广义义相相对对论论简简介介课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.知道相对论速度变换公式，相对论知道相对论速度变换公式，相对论质量和质能方程质量和质能方程2了解广义相对论的基本原理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初步了解广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据观测证据重点难点：狭义相对论的几个其他结论和质能关重点难点：狭义相对论的几个其他结论和质能关系系课前自主学案课前自主学案一、狭义相对论的其他结论一、狭义相对论的其他结论1.相对论速度变换公式相对论速度变换公式(1)速度变换公式速度变换公式:设在高速的火车上设在高速的火车上,火车对地面的火车对地面的速度为速度为v,车上的人以速度车上的人以速度u沿火车前进的方向相沿火车前进的方向相对火车运动对火车运动,那么他相对地面的速度那么他相对地面的速度u_,如果车上人的运动与火车的运动方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向相反，则他相对于地面的速度u_.(2)结论结论:光速光速c是宇宙速度的是宇宙速度的_,且相对任何参考且相对任何参考系系,光速都是光速都是_的的.极限极限不变不变2相对论质量相对论质量(1)经典力学经典力学:物体的质量是物体的质量是_的的,一定的力作用一定的力作用在物体上产生的加速度在物体上产生的加速度_,足够长时间后物体可足够长时间后物体可以达到以达到_的速度的速度.(2)相对论相对论:物体的质量随物体速度增大而物体的质量随物体速度增大而_.物体以速度物体以速度v运动时的质量运动时的质量m与与静止时的质量静止时的质量m0之间的关系是之间的关系是:m_,不变不变一定一定任意任意增大增大因为总有因为总有vc.可知运动物体的质量可知运动物体的质量m总总_它静它静止时的质量止时的质量m0.3质能方程质能方程物体质量物体质量m与其蕴含的能量与其蕴含的能量E之间的关系是之间的关系是:_.大于大于Emc2二、广义相对论简介二、广义相对论简介1广义相对性原理广义相对性原理在任何参考系中在任何参考系中,物理规律都是物理规律都是_的的2等效原理等效原理一个一个_的引力场与一个的引力场与一个_的参考的参考系等价系等价3广义相对论的几个结论广义相对论的几个结论(1)物质的物质的_使光线弯曲使光线弯曲(2)引力场的存在使空间不同位置的引力场的存在使空间不同位置的_出出现差别现差别,引力场越强引力场越强,时间时间_.相同相同均匀均匀做匀加速运动做匀加速运动引力引力时间进程时间进程越慢越慢核心要点突破核心要点突破例如例如:回旋加速器中被加速的粒子的质量会随粒子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的加速明显增加.导致粒子圆周运动的周期变大导致粒子圆周运动的周期变大.它的运动与加在它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步形盒上的交变电压不再同步.回回旋加速器加速粒子的最大能量因此受到了限制旋加速器加速粒子的最大能量因此受到了限制.答案：答案：大于大于二、对质能方程的理解二、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：具体从以下几个方面理解：1.静止物体的能量为静止物体的能量为E0m0c2,这种能量叫做物体这种能量叫做物体的静质能的静质能.每个有静质量的物体都具有静质能每个有静质量的物体都具有静质能.即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)21905年，爱因斯坦创立了年，爱因斯坦创立了“相对论相对论”,提出了提出了著名的质能方程著名的质能方程.下面涉及对质能方程理解的几种下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是说法中正确的是()A若物体能量增大若物体能量增大,则它的质量增大则它的质量增大B若物体能量增大若物体能量增大,则它的质量减小则它的质量减小C若核反应过程质量减小若核反应过程质量减小,则需吸收能量则需吸收能量D若核反应过程质量增大若核反应过程质量增大,则会放出能量则会放出能量解析：解析：选选A.由由Emc2，若，若E增大，则增大，则m增大；增大；若若E减小，则减小，则m减小，故减小，故A正确、正确、B错若错若m减小，减小，则则E减小；若减小；若m增大，则增大，则E增大，故增大，故C、D错错三、广义相对论的几个结论三、广义相对论的几个结论1.光线在引力场中偏转光线在引力场中偏转:根据广义相对论根据广义相对论,物质的引物质的引力会使光线弯曲力会使光线弯曲,引力场越强引力场越强,弯曲越厉害弯曲越厉害.通常物通常物体的引力场都太弱体的引力场都太弱,但太阳引力场却能引起光线比但太阳引力场却能引起光线比较明显的弯曲较明显的弯曲.2.引力红移引力红移:按照广义相对论按照广义相对论,引力场的存在使得空引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别间不同位置的时间进程出现差别.例如例如,在强引力的在强引力的星球附近星球附近,时间进程会变慢时间进程会变慢,因此光振动会变慢因此光振动会变慢,相相应的光的波长变长、频率变小应的光的波长变长、频率变小,光谱线会发生向红光谱线会发生向红光一端移动的现象光一端移动的现象.光谱线的这种移动是在引力作光谱线的这种移动是在引力作用下发生的用下发生的,所以叫所以叫“引力红移引力红移”.3.水星近日点的进动水星近日点的进动:天文观测显示天文观测显示,行星的轨道并行星的轨道并不是严格闭合的不是严格闭合的,它们的近日点它们的近日点(或远日点或远日点)有进动有进动(行星绕太阳一周后行星绕太阳一周后,椭圆轨道的长轴也随之有一椭圆轨道的长轴也随之有一点转动点转动,叫做叫做“进动进动”),这个效应以离太阳最近的这个效应以离太阳最近的水星最为显著水星最为显著,这与牛顿力学理论的计算结果有较这与牛顿力学理论的计算结果有较大的偏差大的偏差,而爱因斯坦的广义相对论的计算结果与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广义相对论所作出的以上预言全部被实验观测所证实证实.还有其他一些事实也支持广义相对论还有其他一些事实也支持广义相对论.目前目前,广义相对论已经在宇宙结构、宇宙演化等方面发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挥主要作用.课堂互动讲练课堂互动讲练质速关系的应用质速关系的应用【答案】【答案】见精讲精析见精讲精析变式训练变式训练1一观察者测出电子质量为一观察者测出电子质量为2m0,求电子求电子速率是多少？速率是多少？(m0为电子静止时的质量为电子静止时的质量)答案：答案：0.866c质能方程的应用质能方程的应用电子静止时质量为电子静止时质量为9.11031kg,被加速器被加速器加速后加速后,其能量为其能量为1.28109eV,问加速后电子的质问加速后电子的质量是多少量是多少?是静止质量的多少倍是静止质量的多少倍?【思路点拨】【思路点拨】电子被加速后的能量是电子的总电子被加速后的能量是电子的总能量能量,而不只是电子具有动能而不只是电子具有动能,满足公式满足公式Emc2.【答案】【答案】2.281027kg2505倍倍【方法总结方法总结】明确物体质能表达式明确物体质能表达式Emc2的的含义是解题的关键含义是解题的关键.如果物体静止如果物体静止,则则E0m0c2,如果此时物体还具有动能如果此时物体还具有动能Ek,则此时物体的能量则此时物体的能量为为EE0Ekmc2,其中其中m为物体运动时的质量为物体运动时的质量.变式训练变式训练2已知电子的静止能量为已知电子的静止能量为0.511 MeV,若电子的动能为若电子的动能为0.25 MeV,则它所增加的质量则它所增加的质量m与静止质量与静止质量m0的比值近似为的比值近似为()A0.1B0.2C0.5 D0.9 在适当的时候在适当的时候,通过仪器可以观察到太阳后面通过仪器可以观察到太阳后面的恒星的恒星,这说明星体发出的光这说明星体发出的光()A经太阳时发生了衍射经太阳时发生了衍射B可以穿透太阳及其他障碍物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经过太阳外的大气层时发生了折射对广义相对论结论的理解对广义相对论结论的理解【思路点拨】【思路点拨】依据广义相对论中的引力场中的依据广义相对论中的引力场中的光线弯曲考虑光线弯曲考虑【精讲精析】【精讲精析】根据爱因斯坦的广义相对论可知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光线在太阳引力场作用下发生了弯曲,所以可以在所以可以在适当的时候适当的时候(如日全食时如日全食时)通过仪器观察到太阳后面通过仪器观察到太阳后面的恒星的恒星,故故C正确正确,A、B、D均错均错【答案】【答案】C变式训练变式训练3以下说法中，错误的是以下说法中，错误的是()A矮星表面的引力很强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时钟在引力场弱的地方比引力场强的地方走得快些快些C在引力场越弱的地方，物体长度越长在引力场越弱的地方，物体长度越长D在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移答案：答案：CD本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用
展开阅读全文