1、第三节 狭义相对论的其他结论第四节 广义相对论简介,课前自主学案,核心要点突破,课堂互动讲练,课标定位,知能优化训练,第四节 广义相对论简介,课标定位 学习目标：1.知道相对论速度变换公式，相对论质量和质能方程 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 重点难点：狭义相对论的几个其他结论和质能关系,课前自主学案,一、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:设在高速的火车上,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_,如果车上人的运动与火车的运动方 向相反，则他相对于地面的速度u_
2、.,(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.,极限,不变,2相对论质量 (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_,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增大而_. 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_,不变,一定,任意,增大,因为总有vc.可知运动物体的质量m总_它静止时的质量m0. 3质能方程 物体质量m与其蕴含的能量E之间的关系是: _.,大于,Emc2,二、广义相对论简介 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_的引力场与一个_的参考系等价 3广
3、义相对论的几个结论 (1)物质的_使光线弯曲 (2)引力场的存在使空间不同位置的_出现差别,引力场越强,时间_.,相同,均匀,做匀加速运动,引力,时间进程,越慢,核心要点突破,例如:回旋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最大能量因此受到了限制.,答案：大于,二、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.,即时应用(即
4、时突破，小试牛刀) 21905年，爱因斯坦创立了“相对论”,提出了著名的质能方程.下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是( ) A若物体能量增大,则它的质量增大 B若物体能量增大,则它的质量减小 C若核反应过程质量减小,则需吸收能量 D若核反应过程质量增大,则会放出能量,解析：选A.由Emc2，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小，故A正确、B错若m减小，则E减小；若m增大，则E增大，故C、D错,三、广义相对论的几个结论 1.光线在引力场中偏转: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:
5、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部被实验观测所证实.还有其他
6、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主要作用.,课堂互动讲练,【答案】 见精讲精析,变式训练1 一观察者测出电子质量为2m0,求电子速率是多少？(m0为电子静止时的质量),答案：0.866c,电子静止时质量为9.11031 kg,被加速器加速后,其能量为1.28109 eV,问加速后电子的质量是多少?是静止质量的多少倍? 【思路点拨】 电子被加速后的能量是电子的总能量,而不只是电子具有动能,满足公式Emc2.,【答案】 2.281027 kg 2505倍,【方法总结】 明确物体质能表达式Emc2的含义是解题的关键.如果物体静止,则E0m0c2,如果此时物
7、体还具有动能Ek,则此时物体的能量为EE0Ekmc2,其中m为物体运动时的质量.,变式训练2 已知电子的静止能量为0.511 MeV,若电子的动能为0.25 MeV,则它所增加的质量m与静止质量m0的比值近似为( ) A0.1 B0.2 C0.5 D0.9,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经过太阳外的大气层时发生了折射,【思路点拨】 依据广义相对论中的引力场中的光线弯曲考虑 【精讲精析】 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 【答案】 C,变式训练3 以下说法中，错误的是( ) A矮星表面的引力很强 B时钟在引力场弱的地方比引力场强的地方走得快些 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 答案：CD,
