2018-2019版高中物理 第六章 相對論 4 相對論的速度變換公式 質(zhì)能關(guān)系 5 廣義相對論點滴（選學）學案 教科版選修3-4.doc
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4 相對論的速度變換公式 質(zhì)能關(guān)系 5 廣義相對論點滴(選學) [學習目標] 1.知道相對論速度變換公式、相對論質(zhì)量和質(zhì)能方程.2.了解廣義相對論的基本原理.3.初步了解廣義相對論的幾個主要觀點以及主要觀測證據(jù). 一、相對論的速度變換 設(shè)高速行駛的火車對地面的速度為u，車上的人相對火車以速度v′運動，那么人相對地面的速度v為：v＝. 二、相對論質(zhì)量和能量 1.物體以速度v運動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m0之間的關(guān)系是：m＝. 2.愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系式：E＝mc2，m是物體的質(zhì)量，E是它具有的能量. 三、廣義相對論點滴 1.廣義相對論的基本原理 (1)廣義相對性原理：在任何參考系中物理規(guī)律都是一樣的. (2)等效原理：一個不受引力作用的加速系統(tǒng)跟一個受引力作用的慣性系統(tǒng)是等效的. 2.廣義相對論的幾個結(jié)論 (1)光在引力場中傳播時，將會發(fā)生偏折. (2)引力作用使光波發(fā)生頻移. (3)在引力場中時間會延緩. (4)當兩個天體相互繞轉(zhuǎn)時，會向外界輻射引力波. [即學即用] 判斷下列說法的正誤. (1)根據(jù)相對論速度變換公式，兩個物體的速度無論多大，它們的相對速度也不會大于光速c.( √ ) (2)在相對論力學中，物體靜止時的質(zhì)量最小.( √ ) (3)根據(jù)質(zhì)能方程，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量，能量可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)量.( ) (4)一個均勻的引力場與一個做勻速運動的參考系等價，這就是著名的等效原理.( ) 一、相對論速度變換公式 [導學探究] 一列車正以u＝50m/s的速度高速行駛，列車內(nèi)一乘客以相對列車v＝5 m/s的速度向前跑，站臺上的觀察者測得該乘客的速度是多大？若列車的速度是0.9c，乘客的速度是0.5c，那么站臺上的觀察者測得該乘客的速度是0.9c＋0.5c＝1.4c嗎？為什么？ 答案 站臺上的觀察者測得該乘客的速度是55m/s.不是.因為根據(jù)狹義相對論原理，光速c是極限速度，任何物體的速度不可能超過光速. [知識深化] 對相對論速度變換公式的理解 (1)公式v＝是矢量式. 若人運動方向與火車運動方向相同，則v′取正值.若人運動方向與火車運動方向相反，則v′取負值. (2)如果u?c，v′?c時，可忽略不計，這時相對論的速度變換公式可近似為v＝v′＋u. (3)若v′＝c，u＝c，則v＝c，表明一切物體的速度都不能超過光速. (4)該變換公式只適用于同一直線上勻速運動速度的變換，對于更復雜的情況不適用. 例1 一粒子以0.05c的速率相對實驗室參考系運動.此粒子衰變時發(fā)射出一個電子，電子相對于粒子的速度為0.8c，電子的衰變方向與粒子運動方向相同，求電子相對于實驗室參考系的速度. 答案 0.817c 解析 已知v′＝0.05c，u＝0.8c. 由相對論速度變換公式得 v＝＝＝≈0.817c. 二、相對論質(zhì)量和質(zhì)能方程 [導學探究] 回旋加速器中磁場一次次把粒子拉到狹縫處，狹縫處的電場一次次加速帶電粒子.假如回旋加速器的半徑可以增大到很大，磁感應(yīng)強度足夠大，經(jīng)回旋加速器加速的粒子的速度可以達到任意速度甚至超過光速嗎？為什么？ 答案 速度不可以超過光速. 因為回旋加速器的理論基礎(chǔ)是粒子在磁場中做圓周運動的周期(T＝)等于交變電場的周期；速度較小時粒子的質(zhì)量m可以認為不變，周期T不變，電場變化與粒子圓周運動同步，但速度較大時，粒子質(zhì)量增大明顯，粒子做圓周運動的周期T變大，無法做到圓周運動的周期與交變電場的周期同步. [知識深化] 對相對論質(zhì)量的理解 (1)相對論質(zhì)量m＝. (2)因為總有v下載提示(請認真閱讀)
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