2018_2019版高中物理第六章相对论4相对论的速度变换公式质能关系5广义相对论点滴（选学）

《2018_2019版高中物理第六章相对论4相对论的速度变换公式质能关系5广义相对论点滴（选学）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、4相对论的速度变换公式质能关系5广义相对论点滴(选学)［学习FI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儿个主要观点以及主要观测证据.预习新知夯实基础自主预习一、相对论的速度变换设高速行驶的火车对地面的速度为仏车上的人相对火车以速度/运动，那么人相对地面yf+u的速度卩为：v=・UV1+-2~nh二、相对论质量和能量1.物体以速度卩运动时的质量/〃与静止时的质量处Z间的关系是:2.爱因斯坦质能关系式：E=瞪,/〃是物体的质量，E是它具

2、有的能量.三、广义相对论点滴1•广义相对论的基本原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中物理规律都是一样的.(2)等效原理：一个不受引力作用的加速系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的.2.广义相对论的几个结论(1)光在引力场中传播时，将会发生偏折.(2)引力作用使光波发生频移.(3)在引力场屮时间会延缓.(4)当两个天体相互绕转时，会向外界辐射引力波.［即学即用］判断下列说法的正误.(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.(J)(2)在相对论力学中，物体

3、静止时的质量最小.(J)(3)根据质能方程，质量可以转化为能量，能量可以转化为质量.(X)(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.(X)一、相对论速度变换公式［导学探究］一列车正以〃=50m/s的速度高速行驶，列车内一乘客以相对列车卩=5m/s的速度向前跑，站台上的观察者测得该乘客的速度是多大？若列车的速度是0.9c,乘客的速度是0.5c,那么站台上的观察者测得该乘客的速度是0.9c+0.5c=1.4c吗？为什么？答案站台上的观察者测得该乘客的速度是55m/s.不是.

4、因为根据狭义相对论原理，光速q是极限速度，任何物体的速度不可能超过光速.［知识深化］对相对论速度变换公式的理解(1)公式v=矢量式.若人运动方向与火车运动方向相同，则/取正值.若人运动方向与火车运动方向相反，则/取负值.UV(2)如果火＜c,/时，r可忽略不计，这时相对论的速度变换公式可近似为r=/c+u.(1)若v'=c,u=c,则v=c,表明一切物体的速度都不能超过光速.(2)该变换公式只适用于同一直线上匀速运动速度的变换，对于更复朵的情况不适用.【例1】一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运

5、动.此粒子衰变时发射出一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8q,电子的衰变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解析已知/=0.05c,u=0.8c.由相对论速度变换公式得u+(u+v')c(0.8c+0.05c)c小…v=r~~2~t/=2丄cq~q0.817c.uvc+uvc+0.8cX0.05c二、相对论质量和质能方程［导学探究］冋旋加速器中磁场一次次把粒子拉到狭缝处，狭缝处的电场一次次加速带电粒子.假如回旋加速器的半径可以增大到很大，磁感应强度足够大，经回旋加

6、速器加速的粒子的速度可以达到任意速度甚至超过光速吗？为什么？答案速度不可以超过光速.因为冋旋加速器的理论基础是粒子在磁场中做圆周运动的周期(7、=今)等于交变电场的周A.6.0X108m/sC.2.6X10m/s答案C期；速度较小时粒子的质量/〃可以认为不变，周期T不变，电场变化与粒子圆周运动同步,但速度较大时，粒子质量增大明显，粒子做圆周运动的周期T变大，无法做到圆周运动的周期与交变电场的周期同步.［知识深化］对相对论质量的理解（1）相对论质量〃尸T•（2）因为总有Kc,所以运动物体的质量刃总要大于

7、它静止吋的质量〃a,但当y«c吋，加，所以低速运动的物体，可认为其质量与运动速度无关.（3）微观粒子的速度很大，因此粒子质量明显大于静止质量.【例21为使电子的质量增加到静止质量的两倍，需有多大的速度（）B.3.0X108m/sD.1.5X108m/s2.6X10m/s,故选C・【例3】1905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屮正确的是（）A.若物体能量增大，则它的质量增大B.若物体能量增人，则它的质量减小C.E=mc^能暈£其实就是物体的内能D.由

8、知质量和能量可以互相转化答案A解析由爱因斯坦质能方程可知，物体具有的与质量相对应的能量称为质能表明质量与能量之问存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应其质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化，B、D项错误，A项正确；/中能量E包括静止能量£.和动能&而非物体的内能，C项错误.三、广义相对论的几个结论【例41（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，吋I'可进程会变慢