1、1.2.3 狭义相对论的其他结论 1.2.4 广义相对论简介,负值,2.相对论质量,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E_。,mc2,思考判断(1)根据相对论速度变换公式，两个物体的速度无论多大，它们的相对速度也不会大于光速c。( )(2)一个物体相对地球的速度不大于光速c，但相对另一个速度很大的运动物体的速度可能大于光速c。( )(3)根据相对论速度变换公式，反方向运动的甲和乙对地速度大小分别为v1和v2，甲相对乙的速度大小一定比v1v2小。( )(4)在相对论力学中，物体静止时的质量最小。( )(5)根据质能方程，质量可以转化能量，能量可以转化为质量。( )(6)根据质
2、能方程，一定的质量总是和一定的能量相对应。( ) (7)Emc2中能量E其实就是物体的内能。( ),二、广义相对论简介 1.狭义相对论无法解决的问题(1)_无法纳入狭义相对论的框架。(2) _在狭义相对论中具有特殊的地位。 2.广义相对性原理和等效原理(1)广义相对性原理：在_参考系中，物理规律都是相同的。广义相对性原理适用于一切参考系。(2)等效原理：一个均匀的引力场与一个做_运动的参考系等价。,万有引力理论,惯性参考系,任何,匀加速,3.广义相对论的几个结论(1)物质的引力使光线_。(2)引力位移：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,
3、思考判断(1)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。( )(2)根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是不同的。( )(3)根据广义相对论原理，由于物质的存在，实际的空间是弯曲的。( )(4)强引力作用可使光谱线向红端偏移。( )(5)由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星。( )(6)在引力场弱的地方时钟走得比引力场强的地方快些。( ),相对论速度变换公式,要点归纳,2.上式中若uc，即在运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(真空中的光速在不同的
4、惯性参考系中都是相同的)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。,精典示例,例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，电子的运动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。,答案 0.817c,针对训练1 如图1所示，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：,图1 (1)飞船A上的人看到飞船B的相对速度； (2)飞船B上的人看到飞船A的相对速度。,(1)A上的人看B的相
5、对速度为u1，u12.0108 m/s，v12.5108 m/s,(2)B上的人看A的相对速度为u2u22.5108 m/s，v22.0108 m/s,答案 (1)1.125108 m/s (2)1.125108 m/s,相对论质量,要点归纳,精典示例,例2 (1)冥王星绕太阳公转的线速率为4.83103 m/s，求其静止质量为运动质量的百分之几。(2)星际火箭以0.8c的速率飞行，其静止质量为运动质量的多少？,答案 (1)99.999 9% (2)0.6,A.公式中的m0是物体以速度v运动时的质量 B.当物体运动速度v0时，物体的质量mm0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用 C.当物体以
6、较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学仍然适用，只有当物体以接近光速的速度运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动 D.通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化,解析 公式中的m0是物体静止时的质量，选项A错误；在v远小于光速时，物体质量的变化不明显，经典力学依然成立，选项B错误，C、D正确。 答案 CD,质能关系,要点归纳,4.质能方程的两点注意(1)质能方程没有“质能转化”的含义，质能方程只反映质量和能量在量值上的关系，二者不能相互转化。对一个封闭系统而言，质量是守恒的，能量也是守恒的。(2)在物质反应
7、和转化过程中，物质的存在形式发生变化，能量的形式也发生变化，但质量并没有转化为能量。质量和能量都表示物质的性质，质量描述惯性，能量描述系统的状态。,精典示例,例3 现在有一个静止的电子，被电压为107 V的电场加速后，质量增大了多少？其质量为多少？(m09.11031 kg，c3108 m/s),此时电子的质量为：mm0m(9.110311.781029)kg1.871029 kg。,答案 1.781029 kg 1.871029 kg,针对训练3 爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系。关于质能方程，下列说法正确的是( )A.质量和能量可以相互转化B.当物体向外释放能量时，其质量必定
8、减小，且减小的质量m与释放的能量E满足Emc2C.如果物体的能量增加了E，那么它的质量相应减小m，并且Emc2D.mc2是物体能够放出能量的总和,解析 由质能方程可知，质量和能量之间存在一定的对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量和质量是两个不同的概念，只有在核反应过程中，质量的减少对应着能量的释放，故B正确。 答案 B,对广义相对论的理解,要点归纳,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，在日全食时比较容易观测到。引力使光线弯曲要和光线的折射及光的衍射现象区别开来。,例4 (多选)下列说法
9、中正确的是( )A.物质的引力使光线弯曲B.光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用C.在强引力的星球附近，时间进程会变慢D.广义相对论可以解释引力红移现象解析 从广义相对论的两个基本假设可以得出：物质的引力使光线弯曲；引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别，如在矮星表面的引力很强，那里的时间进程变慢，从而导致引力红移，所以选项A、C、D正确。答案 ACD,(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。,针对训练4 在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明恒星发出的光( )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.经过太阳外的大气层时发生了折射解析 根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，A、B、D均错误。答案 C,
