高中物理 第15章 3 狭义相对论的其他结论 4 广义相对论简介学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP免费

3狭义相对论的其他结论4广义相对论简介[学习目标]1.知道相对论速度叠加规律.2.知道相对论质能关系．(重点)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．(难点)4.关注宇宙学的新进展．一、狭义相对论的其他假设1．相对论速度变换公式以高速火车为例如图，设车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u为u＝.这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况，当u′与v相反时，u′取负值．2．相对论质量(1)按照牛顿力学，物体的质量是不变的，因此一定的力作用在物体上，产生的加速度也是一定的，这样，经过足够长的时间以后物体就可以达到任意大的速度．(2)相对论的速度叠加公式表明，物体的运动速度不能无限增加，严格的论证证实了这一点，实际上，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系m＝3．质能方程：相对论另一个重要结论就是大家都很熟悉的爱因斯坦质能方程E＝mc2，式中m是物体的质量，E是它具有的能量．二、广义相对论简介1．超越狭义相对论的思考(1)万有引力理论无法纳入狭义相对论框架．(2)惯性参考系在狭义相对论中具有特殊的地位．2．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．3．广义相对论的几个结论(1)光线在引力场中弯曲．(2)引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现偏差(引力红移)．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)只有运动物体才具有能量，静止物体没有能量．(×)(2)一定的质量总是和一定的能量相对应．(√)(3)E＝mc2中能量E其实就是物体的内能．(×)(4)广义相对论提出在任何参考系中物理规律都是相同的．(√)(5)广义相对论提出光线会在引力场中沿直线传播．(×)2．(单选)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A[由E＝mc2，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．]3．(单选)下列说法中不正确的是()A．由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星B．强引力作用可使光谱线向红端偏移C．引力场越强的位置，时间进程越快D．由于物质的存在，实际的空间是弯曲的C[由广义相对论我们知道，物质的引力可以使光线弯曲，使空间弯曲，故选项A、D正确；在引力场中时间进程变慢，而且引力越强，时间进程越慢，因此我们能观察到引力红移现象，所以选项B正确，C错误．]狭义相对论的其他假设1．相对论速度变换公式的理解假设高速火车对地面的速度为v，车上的一高速粒子以速度u′沿火车前进的方向相对火车运动，那么此粒子相对于地面的速度为u＝.(1)若粒子运动方向与火车运动方向相反，则u′取负值．(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，v＝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．2．相对论质量公式的理解(1)式中m0是物体静止时的质量(也称为静质量)，m是物体以速度v运动时的质量，这个关系式称为相对论质速关系，它表明物体的质量会随速度的增大而增大．(2)微观粒子的运动速度很大，它的质量明显大于静止质量，像回旋加速器中被加速的粒子质量会变大，导致做圆周运动的周期变大后，它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步，回旋加速器的加速能量因此受到了限制．3．对质能方程的理解爱因斯坦质能方程E＝mc2.它表达了物体的质量和它所具有的能量关系：一定的质量总是和一定的能量相对应．(1)静止物体所对应的能量为E0＝m0c2，这种能量称为物体的静质能，每个有静质量的物体都有静质能．(2)由质能关系式可得ΔE＝Δmc2.其中Δm表示质量的变化量，该式意味着当质量减少Δm时，要释放出ΔE＝Δmc2的能量．(3)物体的总能量E为动能Ek与静质能E0之和，...