【步步高 学案导学设计】高中物理 第十五章 第34节 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介课时作业 新人教版选修34.doc

第3节狭义相对论的其他结论第4节广义相对论简介1设高速行驶的火车相对地面的速度为v，车上的人相对火车沿火车运动的方向以速度u运动，那么人相对地面的速度为u_，若车上人的运动方向与火车运动方向相反，则u取_；若uc则代入上式得出u_，即光速是宇宙速度的_，且相对任何参考系，光速都是_的2(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，经过足够长时间后物体可以达到_的速度(2)相对论：物体的质量随物体速度的_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_，因为总有vc.可知运动物体的质量m_它静止时的质量m0.3物体的质量m与其蕴含的能量e之间的关系是：_.由此可见，物体质量_，其蕴含的能量_能量与质量成_，所以质能方程又可写成_4(1)广义相对性原理在_中，物理规律都是_的(2)等效原理一个_引力场与一个_的参考系等价(3)广义相对论的几个结论物质的_使光线弯曲引力场的存在使空间不同位置的_出现差别，引力场_，时间进程越慢5在高速运动的火车上，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与uv的关系是()auuv buuv d以上均不正确概念规律练知识点一相对论速度变换公式的应用1一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同求电子相对于实验室参考系的速度知识点二相对论质量2人造卫星以第一宇宙速度(约8 km/s)运动，问它的质量和静质量的比值是多少？知识点三质能方程3一个电子被电压为106 v的电场加速后，其质量为多少？速率为多大？知识点四了解广义相对论的原理4在外层空间的宇宙飞船上，如果你正在一个以加速度g9.8 m/s2向头顶方向运动的电梯中，这时，你举起一个小球自由地丢下，请说明小球是做自由落体运动方法技巧练巧用emc2求质量的变化量5已知太阳内部进行激烈的热核反应，每秒钟辐射的能量为3.81026 j，则可算出()a太阳的质量约为4.2106 tb太阳的质量约为8.4106 tc太阳的质量每秒钟减小约为4.2106 td太阳的质量每秒钟减小约为8.4106 t1关于广义相对论和狭义相对论之间的关系下列说法正确的是()a它们之间没有任何联系b有了广义相对论，狭义相对论就没有存在的必要了c狭义相对论能够解决时空弯曲问题d为了解决狭义相对论中的参考系问题提出了广义相对论2下面的说法中正确的是()a在不同的参考系中观察，真空中的光速都是相同的b真空中的光速是速度的极限c空间和时间与物质的运动状态有关d牛顿力学是相对论力学在vc时的特例3根据爱因斯坦的质能方程，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不断减小c虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是不会改变的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4下列说法中，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，时间进程越慢d由于物质的存在，实际的空间是弯曲的5黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是()a内部也是漆黑一片，没有任何光b内部光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出c内部应该是很亮的d如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去6在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是()a船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的b船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的c航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的d航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的题号123456答案7.地球上一观察者，看见一飞船a以速度2.5108 m/s从他身边飞过，另一飞船b以速度2.0108 m/s跟随a飞行求：(1)a上的乘客看到b的相对速度；(2)b上的乘客看到a的相对速度8一物体静止时质量为m，当分别以v17.8 km/s和v20.8c的速度飞行时，质量分别是多少？9你能否根据质能方程推导动能的表达式ekmv2?10广义相对论得出了哪些重要的结论？第3节狭义相对论的其他结论第4节广义相对论简介课前预习练1.负值c极限不变2(1)不变一定任意(2)增加增大总要大于3emc2越大越多正比emc24(1)任何参考系相同(2)均匀的做匀加速运动(3)引力时间进程越强5b由相对论速度变换公式可知b正确课堂探究练10.817c解析已知v0.05c，ux0.8c.由相对论速度叠加公式得uxux0.817c.点评对于微观、高速运动的物体，其速度的叠加不再按照宏观运动规律，而是遵守相对论速度变换公式21.000 000 000 35解析c3108 m/s，7.11010.由m，得1.000 000 000 35.点评根据m直接计算不需先算m.32.691030 kg0.94c解析ekeu(1.61019106) j1.61013 j对高速运动的电子，由ekmc2m0c2得mm0 kg9.11031 kg 2.691030 kg.由m得，vc 2.82108 ms10.94c点评当vc时，宏观运动规律仍然适用，物体的动能仍然根据ekmv2来计算但当v接近光速时，其动能由ekmc2m0c2来计算4见解析解析由广义相对论中的等效原理知，一个均匀的引力场与一个做加速运动的参考系等价当电梯向头顶方向加速运动时，自由丢下的小球相对于电梯的加速度为g9.8 m/s2，与在地球引力场中做自由落体运动相同5c由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为m4.2109 kg4.2106 t，故c正确课后巩固练1d狭义相对论之所以称为狭义相对论，就是只能是对于惯性参考系来讲的，时空弯曲问题是有引力存在的问题，需要用广义相对论进行解决2abcd3abd据emc2，当能量变化时，核反应中，物体的质量发生变化，故a正确；太阳在发生聚变反应，释放出大量能量，质量减小，故b正确，c错误；由质能关系知，d正确4abcd由广义相对论我们可知道：物质的引力使光线弯曲，因此选项a、d是正确的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、c正确5bcd6ad由广义相对论基本原理可知a、d正确7(1)1.125108 m/s(2)1.125108 m/s解析(1)a上的乘客看地以2.5108 m/s向后b在地面看以2.0108 m/s向前，则a上乘客看b的速度为u108 m/s1.125108 m/s.(2)b看a则相反为1.125108 m/s.8见解析解析速度为7.8 km/s时，质量为m1m0m速度为0.8c时，质量设为m2，有m2m0m.9见解析解析质能方程emc2表示的是物体质量和能量之间的关系，所以物体运动时的能量和静止时的能量之差就是物体的动能ek即ekee0又因为emc2c2，e0m0c2所以ekm0c21当v很小时，即1时，根据数学公式有1()21()2所以ekee0m0v210广义相对论得出的结论：(1)物质的引力使光线