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高中物理 第十五章 相对论简介 第3节、第4节 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介学案 新人教版选修3-4-新人教版高中选修3-4物理学案

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第 3 节 狭义相对论的其他结论 第 4 节 广义相对论简介1.知道相对论速度变换公式、相对论质量和质能方程。2.了解广义相对性原理和等效原理。3.初步了解广义相对论的几个主要结论以及主要观测证据。一、狭义相对论的其他结论1.相对论速度变换公式:设高速行驶的火车的对地速度为 v,车上的人以速度 u′沿着火车前进的方向相对火车运动,那么人相对地面的速度 □u=,若人和车的运动方向相反,式中 u′取□ 负值 。2.相对论质量(1)经典力学中物体的质量是□ 不变 的,一定的力作用在物体上,产生一定的□ 加速度 ,经过足够长的时间后,物体可以达到任意的速度。(2)相对论中物体的质量随物体速度的增加而□ 增大 。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=。3.质能方程:□ E = mc 2 ,式中 E 是物体具有的能量,m 是物体的质量。二、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□ 任何 参考系中,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□ 匀加速 运动的参考系等价。2.广义相对论的几个结论(1)光线弯曲:物体的□ 引力 使光线弯曲。(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,引力越强,时间进程越慢,从而使矮星表面原子发光频率□ 偏低 ,看起来偏红。判一判(1)物体的质量发生变化时,能量一定发生变化。( )(2)质量是物体的固有属性,因此在任何情况下都不会发生改变。( )(3)只有运动物体才具有能量,静止物体没有能量。( )提示:(1)√ (2)× (3)×想一想(1)如果物体高速运动,速度的变换公式是什么?提示:设参考系 O′相对参考系 O 以速度 v 运动,某物体以速度 u′沿着参考系 O′前进的方向运动,则在参考系 O 中观测到它的速度 u=。(2)物体的运动质量和静止质量谁更大一些?提示:相对论质量公式 m=,v 越大,则 m 越大,并且 m≥m0,即运动质量比静止质量更大一些。课堂任务 狭义相对论的其他结论1.相对论速度变换公式(1)速度变换公式如图所示,火车对地面的速度为 v,火车上的人以速度 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为 u=。(2)对公式的理解① 如果车上的人的运动方向与火车的运动方向相反,则 u′取负值。② 如果 v≪c,u′≪c,则可忽略不计,这时相对论的速度变换公式可近似变为 u=u′+v。③ 如果 u′与 v 的方向垂直或...

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