1、第一部分 第十五章 相对论简介 第三节 狭义相对论的其他结论第四节 广义相对论简介1知道相对论速度变换公式，相对论质能关系2了解广义相对论的基本原理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学案一 狭义相对论的其他结论学案二 广义相对论简介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：设在高速火车上，火车对地面的速度为v，车上的人以速度u沿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_.如果车上人的运动方向与火车的运动方向相反，则u取_uv1uvc2负值(2)结论：光速c是宇宙速度的_，且相对任何参考系，光速都是_的2相对论质量(1)经典力学：物体的质量是_的，
2、一定的力作用在物体上，产生的加速度也是_的经过足够长的时间后就可以达到_的速度极限一样不变一定任意(2)相对论：物体的质量随物体_而增大物体以速度v运动时质量m与物体静止时的质量m0之间的关系是m_，从公式和vc可知，物体运动时的质量m总要_它静止时的质量m0.(3)质能方程：物体的质量m与其具有的能量E之间的关系是_，可见物体的能量和质量成_速度的增大m01vc2大于Emc2 正比一、对相对论速度变换公式的理解1公式 u uv1uvc2中的 v 和 u如果满足：vc、uc，uvc2 可忽略不计，这时相对论的速度合成公式可近似地变为 uuv.与经典物理学的速度合成公式相同2上式中若uc，即在运
3、动参考系中观察光的速度c，可以证明无论运动参考系速度v的大小如何，总满足uc，即在任何参考系中光速是相同的这与狭义相对论的基本假设之一(光对任何参考系速度都是一样的)是完全吻合的3如果u与v的方向不在一条直线上(相互垂直或成其他角度)时，情况比较复杂，上式不适用二、对质速关系式 mm01vc2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表明：物体的质量会随物体的速度的增大而增大2vc 时，vc20，此时有 mm0，也就是说：低速运动的物体，可认为其质量与物体运动状态无关3微观粒子的速度很高，因此微观粒子运动时的质量明显大于静质量例如：回旋
4、加速器中被加速的粒子的质量会随粒子的加速明显增加导致粒子圆周运动的周期变大它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步回旋加速器加速粒子的能量因此受到了限制三、对质能方程的理解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E0m0c2，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2对于一个以速率 v 运动的物体，其动能Ekm0c211vc213物体的总能量 E 为动能与静质能之和，即EEkE0mc2(m 为动质量)4由质能关系式可知 Emc2.【训练】1(多选)在一列相对于地面的速度为v的高速行驶的火车上，车上
5、的人以速度u沿着火车前进方向相对火车运动，根据相对论速度叠加公式，下列说法正确的是()A人相对于地面的速度小于人的速度和火车速度之和B人相对于地面的速度大于人的速度和火车速度之和C只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速D不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速答案：AD解析：设此人相对地面的速度为 u，则 u uv1uvc2uv，故选项 A、D 正确2(多选)关于物体的质量，下列说法正确的是()A在牛顿力学中，物体的质量是保持不变的B在牛顿力学中，物体的质量随物体的速度变化而变化C在相对论力学中，物体静止时的质量最小D在相对论力学中，物体的质量随物体的速度的增大而
6、增大答案：ACD解析：根据质速公式 mm01vc2分析，其中 m 是物体以速度 v 运动时的质量，m0 是静止时的质量3电子静止时质量为9.11031kg，被加速器加速后，其能量为1.28109eV，问加速后电子的质量是多少？是静止质量的多少倍？答案：2.281027kg 2 505倍解析：由 Emc2 可得mEc21.281091.6101931082 kg2.281027kg所以 mm02.2810279.11031 2 505.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_的(2)等效原理：一个均匀的引力场与一个做_的参考系等价相同匀加速运动2广
7、义相对论的几个结论(1)物质的引力使光线_(2)引 力 红 移：引 力 场 的 存 在 使 空 间 不 同 位 置 的_出现差别，而使矮星表面原子发光频率_弯曲时间进程偏低广义相对论效应(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.【训练】1(多选)下列说法正确的是()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答案：AD2下列说法正确的是()A爱因斯坦的狭义相对论认为运动的时钟变快B狭义相对论认为一切物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式C在高速运动情况下，经典力学的规律仍然适用D可以通过力学实验区分均匀引力场和一个做匀加速运动的参考系解析：狭义相对论认为运动的时钟变慢，故选项A错误狭义相对论认为所有惯性系是等价的，一切物理规律在惯性系中都有相同的形式，故选项B正确在高速运动情况下，经典力学的规律不再适用，故选项C错误一个均匀引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，不能通过力学实验来区分，故选项D错误答案：B谢谢观看！