《2020版物理粤教版3-4课件：第5章 第3节-第5节 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版物理粤教版3-4课件：第5章 第3节-第5节 .pdf（18页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、合作探究自主预习 第三节 质能方程与相对论速度合成定理第三节 质能方程与相对论速度合成定理 第四节 广义相对论 第四节 广义相对论 第五第五节 宇宙学简介节 宇宙学简介 合作探究自主预习 目标导航预习导引 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 一、狭义相对论的其他结论一、狭义相对论的其他结论 1.相对论质量 (1)经典力学:物体的质量是不变的。 (2)相对论:物体的质量随物体速度的增加而增大, 2.质能方程 一定的质量与一定的能量相对应,两者存在简单的正比关系,即 E=mc2,式中m是物体的质量,E是它具有的能量。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 3.相对论速度合成定理 (1)公
2、式:如图,火车行驶速度为v,人相对火车的速度是u(v和u同 向),那么人相对地面的速度为 (2)说明:若如图车上人的运动方向与火车运动方向相反,式中u取 负值,若两者运动方向垂直或成其他角度,上式不适用。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 如图所示,小河中流水的速度是3 m/s,小船顺流而下,由于划船,它 相对于水的速度是1 m/s,那么船相对于河岸的速度是多少?假设水 流的速度是0.7c(c为真空中的光速),而小船相对于水的划行速度是 0.3c,还能这样求船相对于河岸的速度吗? 提示 如果物体的速度远小于真空中的光速,可以直接用u=u+v, 求对地速度u。其中 v为参考系相对于地的速
3、度,u为物体相对参考 系的速度,u为物体对地速度。但当速度接近真空中的光速时就要 考虑相对论速度合成公式。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 二、广义相对论二、广义相对论 1.广义相对论的基本原理 (1)等效原理:一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等 价。 (2)广义相对性原理:在任何参考系中,物理规律都是相同的。 2.广义相对论的几个结论及相关实验验证 (1)光线在引力场中偏转。 (2)引力红移:引力场的存在使空间不同位置的时间进程出现差别, 而使矮星表面原子发光频率偏低。 (3)水星轨道近日点的进动。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 三、宇宙学简介三、宇宙学简介
4、1.1929年,美国天文学家哈勃通过观测发现一些星系在彼此退行和 远离,这说明宇宙正在膨胀。 2.20世纪40年代,美籍苏联科学家伽莫夫提出了宇宙大爆炸学说。 3.目前,科学家们已经计算出了宇宙的大小和年龄分别是1.01026 m半径2.01026 m、1.01010 年年龄2.51010 年。 4.一般说来,太阳系和银河系大约起源于宇宙开始后的50亿年,而 地球则产生于47亿年前。 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 一一、狭义相对论的其他、狭义相对论的其他结论结论 1.由相对论速度合成公式 可 忽略不计,相对论的速度合成公式可近似变为u=u+v,这和我们在 经典力学中的
5、相对速度变换是一样的。 2.由公式可知光速是物体相对运动速度的极限,只能无限趋近,永 远不能达到和超过。 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 3.对于质速关系 (1)这个关系式表明:物体的质量会随物体速度的增大而增大。 (2)uc时, ,此时有m=m0,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,因此粒子运动的质量明显大于静质量。 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 根据相对论速度公式,如果u和v都很大,例如u=0.6c,v=0.6c,它们 的合速度会不会超过光速?如果u和v更大些呢? 合作探究自主预习 一二知
6、识精要思考探究典题例解迁移应用 【例1】 一个电子被电压为106 V的电场加速后,其质量为多少? 速率为多少? 解析:电子被加速后的动能为 Ek=eU=1.610-19106 J=1.610-13 J 又Ek=mc2-m0c2 答案:2.6910-30 kg 0.94c 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 一观察者测出电子质量为2m0,其中m0为电子的静止质量,求电子 速度为多少? 答案:0.866c 解析:将m=2m0代入质量公式 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 二、广义相对论二、广义相对论
7、1.在任何参考系中的物理规律都是相同的。这意味着惯性系中 的运动定律,在非惯性系中都是相同的,但要满足相对性原理。 2.一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。这意 味着,一个非惯性系可以看成一个惯性系,只不过它的后面有一个 均匀的引力场。因为惯性和引力在非惯性系中是分不清的。这是 相对论的等效原理。 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 怎样理解等效原理? 答案:我们可以从引力场和匀加速参考系产生的效果上来考虑等 效原理,引力场的作用是使物体加速向下运动,如果参考系是加速 向上运动的,我们将会观察到静止的物体也“向下”运动,它们两者产 生的效果是一样的,所以称为等效
8、原理。 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 【例2】 假如宇宙飞船是全封闭的,航天员与外界没有任何联系。 但是航天员观察到,飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱 底。请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论。 解答飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可 能是飞船正在向远离任何天体的空间加速飞行,也可能是由于飞船 处于某个星球的引力场中。实际上飞船内部的任何物理过程都不 能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面。 这个事实使我们想到:一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的 参考系等价。 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 (多选)下列说法中正确的是( ) 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 答案:ACD 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, 所以正确的选项为A、C、D。