高中物理选修3-4精品课件：15.3-15.4狭义相对论的其他结论　广义相对论简介.pptx

第十五章 相对论简介;[学习目标];内容索引;自主预习;一、相对论速度变换公式;二、相对论质量和质能方程 1.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，经过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的 而 .物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系是：m＝ . 2.质能方程 爱因斯坦质能方程E＝ ，其中m是物体的质量，E是它具有的能量.;三、广义相对论简介 1.广义相对论的基本原理 (1)广义相对性原理：在 中，物理规律都是相同的. (2)等效原理：一个均匀的引力场与一个做 的参考系等价. 2.广义相对论的几个结论 (1)光线在引力场中弯曲：物质的引力会使光线 ，引力场越强，弯曲越 . (2)引力红移：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 ，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 一端移动的现象.;判断下列说法的正误. (1)根据相对论速度变换公式，两个物体的速度无论多大，它们的相对速度也不会大于光速c.(　　) (2)在相对论力学中，物体静止时的质量最小.(　　) (3)根据质能方程，质量可以转化为能量，能量可以转化为质量.(　　) (4)一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等效原理.(　　);重点探究;一、相对论速度变换公式;[知识深化];[知识深化];2.如果v?c，u′?c时， 可忽略不计，这时相对论的速度变换公式可近似为u＝u′＋v. 3.若u′＝c，则u＝c，表明一切物体的速度都不能超过光速. 4.该变换公式只适用于同一直线上匀速运动速度的变换，对于更复杂的情况不适用.;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.;二、相对论质量和质能方程;[知识深化]　 对相对论质量的理解;例2　为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度 A.6.0×108 m/s B.3.0×108 m/s C.2.6×108 m/s D.1.5×108 m/s;例2　为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度 A.6.0×108 m/s B.3.0×108 m/s C.2.6×108 m/s D.1.5×108 m/s;例3　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.E＝mc2中能量E其实就是物体的内能 D.由ΔE＝Δmc2知质量和能量可以互相转化;解析　由爱因斯坦质能方程可知，物体具有的与质量相对应的能量称为质能.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，则对应其质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化，B、D项错误，A项正确； E＝mc2中能量E包括静止能量E0和动能Ek，而非物体的内能，C项错误.;三、广义相对论的几个结论;1.光线在引力场中弯曲，以及引力红移现象都是在引力场很强的情况下产生的. 2.光在同一种均匀介质中沿直线传播的现象，在我们的日常生活中仍然成立.;达标检测;1.(相对论速度变换公式)一高能加速器沿相反方向射出两个粒子，速度均为0.6c，则它们的相对速度大小是多少？;解析　以其中任意一个粒子为运动参考系，要求的就是另一个粒子在该运动参考系下的运动速度u′.由题意知，运动参考系相对静止参考系的速度v＝0.6c，另一粒子相对于静止参考系的速度u＝－0.6c.;2.(相对论质量)星际火箭以0.8c的速率飞行，其静止质量为运动质量的百分之几？;3.(质能方程)一电子(m0＝9.1×10－31 kg)以0.99c的速率运动.问： (1)电子的总能量是多大？;(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能的比值是多大？;4.(广义相对论)(多选)下列说法中正确的是 A.在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理 B.在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿运动定律仅适用 于惯性参考系 C.一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，这就是著名的等 效原理 D.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是著名