高中物理 第15章 第3、4节 狭义相对论的其他结论课件 新人教版选修34.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 4 相对论简介 第十五章 第三节狭义相对论的其他结论第四节广义相对论简介 第十五章 1 相对论速度变换公式设车对地的速度为v 人对车的速度为u 车上人相对于地面的速度为u 经典的时空观 u 狭义相对论的其他结论 u v 2 相对论的速度变换公式 1 如果车上人运动方向与车运动方向相同 u 取 值 如果车上人运动方向与车运动方向相反 u 取 值 2 结论 光速c是宇宙万物速度的极限 且相对于任何参考系都是 的 正 负 不变 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 足够长的时间以后物体就可以达到 速度 相对论质量 不变 一定 任意大的 3 质能方程质能方程 质能方程表达了物体的质量m和它所具有的能量e之间的关系 e mc2 1 超越狭义相对论的思考爱因斯坦思考狭义相对论无法解决的两个问题 1 引力问题 万有引力理论无法纳入 论的框架 2 非惯性系问题 狭义相对论只适用于 它们是促成广义相对论的前提 广义相对论简介 狭义相对 惯性参考系 2 广义相对性原理和等效原理 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匀加速运动的参考系 3 广义相对论的几个结论 1 光线经过强引力场发生 2 引力红移 引力场的存在使得空间不同位置的 进程出现了差别 而使矮星表面原子发光频率 相同 等价 弯曲 时间 偏低 2 v c时 近似地m m0 3 微观粒子的运动速度很高 它的质量明显地大于光子质量 例如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 三 质能方程1 爱因斯坦质能方程 e mc2 质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量的关系 即一定的质量总是和一定的能量相对应 2 对于一个以速率v运动的物体 其总能量为动能与静质能之和 即e ek e0 其中静质能e0 m0c2 爱因斯坦质能方程为开创原子能时代提供了理论基础 当物体静止时 它本身蕴含着一份很大的能量 如m0 1kg 其静止能量e0 9 1016j 而我们通常所利用的物体的动能仅仅是mc2和m0c2之差 即ek e e0 特别提醒 1 不能把质量和能量混为一谈 不能认为质量消失了 只剩下能量在转化 更不能认为质量和能量可以相互转变 2 在一切过程中 质量和能量是分别守恒的 只有在微观粒子的裂变和聚变过程中 有质量亏损的情况下 才会有质能方程的应用 即 e mc2 如图所示 鸡蛋和乒乓球都静止在地面上 关于二者所具有的能量关系 下列说法中正确的是 a 鸡蛋大b 乒乓球大c 一样大d 无法进行比较答案 a 解析 物体所具有的能量和其质量有关 根据质能方程 质量越大 所具有的能量越大 所以鸡蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量 相对论质量 答案 4 8 1026w1 7 1018kg点评 本题需要理解爱因斯坦质能方程 并用它解决实际问题 一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车 都被加速到接近光速 在我们的静止参考系中进行测量 哪辆车的质量将增大 a 摩托车b 有轨电车c 两者都增加d 都不增加答案 b 解析 在相对论中 普遍存在一种误解 即认为运动物体的质量总是随速度增加而增大 当速度接近光速时 质量要趋于无穷大 正确的理解是 物体质量增大只是发生在给它不断输入能量的时候 而不一定是增加速度的时候 对有轨电车 能量通过导线 从发电厂源源不断输入 而摩托车的能量却是它自己带来的 能量不断从外界输入有轨电车 但没有能量从外界输给摩托车 能量与质量相对应 所以有轨电车的质量将随速度增加而增大 而摩托车的质量不会随速度的增加而增大 以下说法中 错误的是 a 矮星表面的引力很强b 在引力场弱的地方比引力场强的地方 时钟走得快些c 在引力场越弱的地方 物体长度越长d 在引力场强的地方 光谱线向绿端偏移解析 因矮星体积很小 质量却不小 所以矮星表面引力很强 故选项a正确 根据广义相对论的结论可知 引力场越强 时间进程越慢 故选项b正确 c错误 在引力场强的地方光谱线向红端偏移称为引力红移 故选项d错误 答案 cd 广义相对论的几个结论 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