第15章 第3、4节　狭义相对论的其他结论 广义相对论简介.ppt

学案一　狭义相对论的其他结论 学案二　广义相对论简介 1．相对论速度变换公式 (1)速度变换公式：设在高速火车上，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为u＝_____________.如果车上人的运动方向与火车的运动方向相反，则u′取________． (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． 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，产生的加速度也是________的．经过足够长的时间后就可以达到________的速度． (2)相对论：物体的质量随物体__________________而增大．物体以速度v运动时质量m与物体静止时的质量m0之间的关系是m＝____________，从公式和vc可知，物体运动时的质量m总要________它静止时的质量m0. (3)质能方程：物体的质量m与其具有的能量E之间的关系是__________，可见物体的能量和质量成________． 2．上式中若u′＝c，即在运动参考系中观察光的速度c，可以证明无论运动参考系速度v的大小如何，总满足u＝c，即在任何参考系中光速是相同的．这与狭义相对论的基本假设之一(光对任何参考系速度都是一样的)是完全吻合的． 3．如果u′与v的方向不在一条直线上(相互垂直或成其他角度)时，情况比较复杂，上式不适用． 3．微观粒子的速度很高，因此微观粒子运动时的质量明显大于静质量． 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能量因此受到了限制． 三、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E0＝m0c2，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． 【训练】 1．(多选)在一列相对于地面的速度为v的高速行驶的火车上，车上的人以速度u′沿着火车前进方向相对火车运动，根据相对论速度叠加公式，下列说法正确的是(　　) A．人相对于地面的速度小于人的速度和火车速度之和 B．人相对于地面的速度大于人的速度和火车速度之和 C．只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速 D．不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速 答案：AD 2．(多选)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，物体的质量随物体的速度的增大而增大 答案：ACD 3．电子静止时质量为9.1×10－31kg，被加速器加速后，其能量为1.28×109eV，问加速后电子的质量是多少？是静止质量的多少倍？ 答案：2.28×10－27kg　2 505倍 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________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)物质的引力使光线________． (2)引力红移：引力场的存在使空间不同位置的__________出现差别，而使矮星表面原子发光频率________． 广义相对论效应 (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效应． (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. 【训练】 1．(多选)下列说法正确的是(　　) 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，这就是著名的等效原理 答案：AD 2．下列说法正确的是(　　) A．爱因斯坦的狭义相对论认为运动的时钟变快 B．狭义相对论认为一切物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式 C．在高速运动情况下，经典力学的规律仍然适用 D．可以通过力学实验区分均匀引力场和一个做匀加速运动的参考系 解析：狭义相对论认为运动的时钟变慢，故选项A错误．狭义相对论认为所有惯性系是等价的，一切物理规律在惯性系中都有相同的形式，故选项B正确．在高速运动情况下，经典力学的规律不再适用，故选项C错误．一个均匀引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，不能通过力学实验来区分，故选项D错误． 答案：B