高中物理 第十五章 相对论简介 第3节 狭义相对论的其他结论 第4节 广义相对简介课件 新人教版选修34.ppt

第十五章 第3 4节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 要点一 要点二 1 知道经典的相对性原理 知道狭义相对论的实验基础和它的两个基本假设 2 知道狭义相对论的几个主要结论 3 了解经典时空观与相对论时空观的主要区别 体会相对论的建立对人类认识世界的影响 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 如果u 和v的方向垂直或成其他任意角度 公式不成立 只适用于两者方向在上 2 相对论质量 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 正 负 一条直线 不变 不变 任意 增大 e mc2 2 广义相对论简介 1 狭义相对论无法解决的问题 理论无法纳入狭义相对论框架 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 广义相对性原理 在中 物理规律都是相同的 等效原理 一个均匀的引力场与一个做的参考系等价 3 广义相对论的几个结论 光线在场中偏转 引力场的存在使得空间不同位置的出现偏差 引力红移 万有引力 惯性 任何参考系 匀加速运动 引力 时间进程 1 如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体飞行 宇航员是否可以根据下述变化发觉自己在运动 a 他的质量在减少b 他的心脏跳动在慢下来c 他永远不能由自身的变化知道自己是否在运动d 他在变大解析 宇航员以飞船为惯性系 其相对于惯性系的速度始终为零 因此他不可能发现自身的变化 所以选项a b d错误 选项c正确 答案 c 2 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 这就是著名的等效原理解析 由广义相对性原理和等效原理的内容知a d正确 答案 ad 3 根据爱因斯坦质能关系方程 可以说明 a 任何核反应 只要伴随能量的产生 则反应前后各物质的质量和一定不相等b 太阳不断地向外辐射能量 因而太阳的总质量一定在不断地减小c 虽然太阳不断地向外辐射能量 但它的总质量是不可改变的d 若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量 则地球的质量将不断增大 解析 根据e mc2 当能量变化时 参加核反应的物质的质量发生变化 故a正确 太阳在发生聚变 释放出大量能量 质量减小 故b正确 c错误 由于地球向外辐射的能量小于从外界获得的能量 所以地球的质量将不断增大 答案 abd 答案 不是v c 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 3 物体的总能量e为动能与静质能之和 即e ek e0 mc2 m为动质量 4 由质能关系式可知 e mc2 名师点睛 物体的动能增加时 物体对应的质量也增大 此时可以根据 m 求出物体增加的质量 1 一个原来静止的电子 经过100v的电压加速后它的动能是多少 质量改变了百分之几 速度是多少 此时还能否使用经典的动能公式 m0 9 1 10 31kg 审题指导 解答本题时应注意以下两点 1 如果质量发生明显变化 经典动能公式就不成立了 2 如果质量变化可忽略 则仍可使用经典动能公式 上述计算表明 加速后的电子还属于低速的 可以使用经典的动能公式 答案 1 6 10 17j0 02 5 9 106m s可以使用经典动能公式 1 光线在引力场中弯曲根据广义相对论 物质的引力会使光线弯曲 引力场越强 弯曲越厉害 通常物体的引力场都太弱 但太阳引力场却能引起光线比较明显的弯曲 2 引力红移按照广义相对论 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 时间进程会变慢 因此光振动会变慢 相应的光的波长变长 频率变小 光谱线会发生向红光一端移动的现象 光谱线的这种移动是在引力作用下发生的 所以叫 引力红移 3 水星近日点的进动天文观测显示 行星的轨道并不是严格闭合的 它们的近日点 或远日点 有进动 行星绕太阳一周后 椭圆轨道的长轴也随之有一点转动 叫做 进动 这个效应以离太阳最近的水星最为显著 这与牛顿力学理论的计算结果有较大的偏差 而爱因斯坦的广义相对论的计算结果与实验观察结果十分接近 广义相对论所作出的以上预言全都被实验观测所证实 还有其他一些事实也支持广义相对论 目前 广义相对论已经在宇宙结构 宇宙演化等方面发挥了主要作用 名师点睛 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 2 在适当的时候 通过仪器可以观察到太阳后面的恒星 这说明星体发出的光 a 经太阳时发生了衍射b 可以穿透太阳及其他障碍物c 在太阳引力场作用下发生了弯曲d 经过太阳外的大