物理 第六章 相對(duì)論 第4講 相對(duì)論的速度變換公式 質(zhì)能關(guān)系 第5講 廣義相對(duì)論點(diǎn)滴（選學(xué)） 教科版選修34

第第4講講相對(duì)論的速度變換公式質(zhì)能關(guān)系相對(duì)論的速度變換公式質(zhì)能關(guān)系第第5講廣義相對(duì)論點(diǎn)滴講廣義相對(duì)論點(diǎn)滴(選學(xué)選學(xué))目標(biāo)定位目標(biāo)定位1.知道相對(duì)論速度變換公式、相對(duì)論質(zhì)量和質(zhì)能知道相對(duì)論速度變換公式、相對(duì)論質(zhì)量和質(zhì)能方程方程.2.了解廣義相對(duì)論的基本原理了解廣義相對(duì)論的基本原理.3.初步了解廣義相對(duì)論的幾初步了解廣義相對(duì)論的幾個(gè)主要觀點(diǎn)以及主要觀測(cè)證據(jù)個(gè)主要觀點(diǎn)以及主要觀測(cè)證據(jù)一、相對(duì)論的速度變換公式質(zhì)能關(guān)系一、相對(duì)論的速度變換公式質(zhì)能關(guān)系1相對(duì)論的速度變換相對(duì)論的速度變換在以速率在以速率u相對(duì)于參考系相對(duì)于參考系S運(yùn)動(dòng)的參考系運(yùn)動(dòng)的參考系S中，一物體沿與中，一物體沿與u相同的方向以速率相同的方向以速率v運(yùn)動(dòng)時(shí)，在參考系運(yùn)動(dòng)時(shí)，在參考系S中，它的速中，它的速率為率為v_.2相對(duì)論質(zhì)量和能量相對(duì)論質(zhì)量和能量(1)愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式E_，m是物體的質(zhì)量，是物體的質(zhì)量，E是它所包含的能量，是它所包含的能量，c是光在真空中的速率是光在真空中的速率(2)物體以速率物體以速率v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間的之間的關(guān)系：關(guān)系：m_.(3)與靜質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量稱為靜能量，為與靜質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量稱為靜能量，為E0_.mc2 m0c2 二、廣義相對(duì)論點(diǎn)滴二、廣義相對(duì)論點(diǎn)滴(選學(xué)選學(xué))1廣義相對(duì)性原理和等效原理廣義相對(duì)性原理和等效原理(1)廣義相對(duì)性原理廣義相對(duì)性原理在在_中物理規(guī)律都是中物理規(guī)律都是_的的(2)等效原理等效原理一個(gè)不受引力作用的加速度系統(tǒng)跟一個(gè)受引力作用的一個(gè)不受引力作用的加速度系統(tǒng)跟一個(gè)受引力作用的_是等效的是等效的2支持廣義相對(duì)論的幾個(gè)觀測(cè)結(jié)果支持廣義相對(duì)論的幾個(gè)觀測(cè)結(jié)果(1)光在引力場(chǎng)中傳播時(shí)，將會(huì)發(fā)生光在引力場(chǎng)中傳播時(shí)，將會(huì)發(fā)生_，而不再是直線，而不再是直線傳播傳播(2)引力作用使光波發(fā)生引力作用使光波發(fā)生_任何參考系任何參考系 一樣一樣 慣性系統(tǒng)慣性系統(tǒng) 偏折偏折 頻移頻移 (3)在引力場(chǎng)中時(shí)間也會(huì)在引力場(chǎng)中時(shí)間也會(huì)_，引力越強(qiáng)，時(shí)鐘就走得越，引力越強(qiáng)，時(shí)鐘就走得越_(4)水星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道與根據(jù)牛頓萬有引力定律計(jì)算所水星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道與根據(jù)牛頓萬有引力定律計(jì)算所得的不一致得的不一致(5)當(dāng)兩個(gè)天體相互繞轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)向外界輻射出當(dāng)兩個(gè)天體相互繞轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)向外界輻射出_3宇宙的演化宇宙的演化(1)20世紀(jì)世紀(jì)40年代末，物理學(xué)家伽莫夫把宇宙膨脹與粒子反年代末，物理學(xué)家伽莫夫把宇宙膨脹與粒子反應(yīng)理論結(jié)合起來，提出宇宙大爆炸假說應(yīng)理論結(jié)合起來，提出宇宙大爆炸假說(2)宇宙大爆炸理論最大說服力的證據(jù)是宇宙背景輻射的發(fā)宇宙大爆炸理論最大說服力的證據(jù)是宇宙背景輻射的發(fā)現(xiàn)現(xiàn).延緩延緩 慢慢引力波引力波 一、對(duì)相對(duì)論速度變換公式的理解一、對(duì)相對(duì)論速度變換公式的理解1當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)方向與參考系相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，公當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)方向與參考系相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，公式中的式中的v取負(fù)值取負(fù)值2若物體運(yùn)動(dòng)方向與參考系運(yùn)動(dòng)方向不共線，此式不可用若物體運(yùn)動(dòng)方向與參考系運(yùn)動(dòng)方向不共線，此式不可用3由公式可知：由公式可知：v一定比一定比uv小，但當(dāng)小，但當(dāng)u和和v都比都比c小得多小得多時(shí)，可認(rèn)為時(shí)，可認(rèn)為vuv，這就是低速下的近似，即經(jīng)典力學(xué)，這就是低速下的近似，即經(jīng)典力學(xué)中的速度疊加中的速度疊加4當(dāng)當(dāng)vuc時(shí)，時(shí)，vc，證明了光速是速度的極限，也反證，證明了光速是速度的極限，也反證了光速不變?cè)砹斯馑俨蛔冊(cè)怼纠纠?】一粒子以一粒子以0.05c的速率相對(duì)實(shí)驗(yàn)室參考系運(yùn)動(dòng)此粒的速率相對(duì)實(shí)驗(yàn)室參考系運(yùn)動(dòng)此粒子衰變時(shí)發(fā)射一個(gè)電子，電子相對(duì)于粒子的速度為子衰變時(shí)發(fā)射一個(gè)電子，電子相對(duì)于粒子的速度為0.8c，電子的衰變方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向相同求電子相對(duì)于實(shí)驗(yàn)電子的衰變方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向相同求電子相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室參考系的速度室參考系的速度二、對(duì)相對(duì)論質(zhì)量和質(zhì)能方程的理解二、對(duì)相對(duì)論質(zhì)量和質(zhì)能方程的理解【例【例2】為使電子的質(zhì)量增加到靜止質(zhì)量的兩倍，需有多大為使電子的質(zhì)量增加到靜止質(zhì)量的兩倍，需有多大的速度的速度()A6108 m/sB3108 m/sC2.6108 m/sD1.5108 m/s【例【例3】1905年，愛因斯坦創(chuàng)立了年，愛因斯坦創(chuàng)立了“相對(duì)論相對(duì)論”，提出了著名，提出了著名的質(zhì)能方程，下面涉及對(duì)質(zhì)能方程理解的幾種說法中正確的質(zhì)能方程，下面涉及對(duì)質(zhì)能方程理解的幾種說法中正確的是的是()A若物體能量增大，則它的質(zhì)量增大若物體能量增大，則它的質(zhì)量增大B若物體能量增大，則它的質(zhì)量減小若物體能量增大，則它的質(zhì)量減小C若核反應(yīng)過程質(zhì)量減小，則需吸收能量若核反應(yīng)過程質(zhì)量減小，則需吸收能量D若核反應(yīng)過程質(zhì)量增大，則會(huì)放出能量若核反應(yīng)過程質(zhì)量增大，則會(huì)放出能量解析解析由由Emc2可知，若可知，若E增大，則增大，則m增大；若增大；若E減小，則減小，則m減小，減小，A正確，正確，B錯(cuò)誤；若錯(cuò)誤；若m減小，則減小，則E減小，若減小，若m增大，增大，則則E增大，增大，C、D均錯(cuò)誤均錯(cuò)誤答案答案A1廣義相對(duì)性原理與狹義相對(duì)性原理并不相同狹義相對(duì)性廣義相對(duì)性原理與狹義相對(duì)性原理并不相同狹義相對(duì)性原理僅適用于慣性系，而廣義相對(duì)性原理適用于一切參考原理僅適用于慣性系，而廣義相對(duì)性原理適用于一切參考系系2光線在引力場(chǎng)中彎曲以及引力紅移現(xiàn)象都是在引力場(chǎng)很強(qiáng)光線在引力場(chǎng)中彎曲以及引力紅移現(xiàn)象都是在引力場(chǎng)很強(qiáng)的情況下產(chǎn)生的效應(yīng)的情況下產(chǎn)生的效應(yīng)3光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播的現(xiàn)象，在我們的日常光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播的現(xiàn)象，在我們的日常生活中仍然成立生活中仍然成立三、對(duì)廣義相對(duì)論的理解三、對(duì)廣義相對(duì)論的理解【例【例4】(多選多選)下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A物質(zhì)的引力使光線彎曲物質(zhì)的引力使光線彎曲B光線彎曲的原因是介質(zhì)不均勻而非引力作用光線彎曲的原因是介質(zhì)不均勻而非引力作用C在強(qiáng)引力的星球附近，時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢在強(qiáng)引力的星球附近，時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢D廣義相對(duì)論可以解釋引力紅移現(xiàn)象廣義相對(duì)論可以解釋引力紅移現(xiàn)象解析解析由廣義相對(duì)論可知：物質(zhì)的引力使光線彎曲；引力由廣義相對(duì)論可知：物質(zhì)的引力使光線彎曲；引力場(chǎng)的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別，如在矮場(chǎng)的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別，如在矮星表面的引力很強(qiáng)，那里的時(shí)間進(jìn)程變慢，從而導(dǎo)致引力星表面的引力很強(qiáng)，那里的時(shí)間進(jìn)程變慢，從而導(dǎo)致引力紅移，所以正確選項(xiàng)為紅移，所以正確選項(xiàng)為A、C、D答案答案ACD