广义相对论点滴课件.ppt

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1、第六章　相对论6.4-6.5相对论的速度变换公式质能关系广义相对论点滴(选学)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.学习目标定位学习探究区一、相对论的速度变换二、相对论质量和能量三、广义相对论点滴一、相对论的速度变换返回一列火车正以v＝50m/s的速度高速行驶，列车内一乘客以相对列车u′＝5m/s的速度向前跑，站台上的观察者测得该乘客的速度是u＝v＋u′＝55m/s.若列车的速度是0.9c，乘客的速度是0

2、.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？答案不是.问题设计一、相对论的速度变换返回1.公式：设高速行驶的火车对地面的速度为v，车上的人相对火车以速度u′运动，那么人相对地面的速度为u.要点提炼一、相对论的速度变换返回2.对公式的理解假设高速火车对地面的速度为v，车上的一高速粒子以速度u′沿火车前进的方向相对火车运动，那么此粒子相对于地面的速度u为u＝.(1)若粒子运动方向与火车运动方向相反，则u′取值.(2)如果v≪c，u′≪c时，可忽略不计，这时相对论的速度变换

3、公式可近似为.u＝u′＋v负一、相对论的速度变换返回(3)若u′＝c，v＝c，则u＝c，表明一切物体的速度都不能超过光速.(4)该变换公式只适用于同一直线上匀速运动速度的变换，对于更复杂的情况不适用.(5)光速c是宇宙速度的，且相对任何参考系，光速都是的.极限不变二、相对论质量和能量返回回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？问题设计二、相对论质量和能量返

4、回答案不可以超过光速.因为回旋加速器的理论基础是粒子在磁场中做圆周运动的周期(T＝)等于交变电场的周期；速度较小时粒子的质量m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，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高频电压的周期同步.二、相对论质量和能量返回1.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，经过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的而.①物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m

5、0之间的关系是：m＝.要点提炼不变一定任意增加增大二、相对论质量和能量返回②因为总有v

6、或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化.对于一个封闭的系统，质量是守恒的，能量也是守恒的.延伸思考三、广义相对论点滴返回1.在一个全封闭的宇宙飞船中，若飞船静止，宇航员将一小球自由释放，小球将怎样运动？假如没有引力场，飞船加速上升，宇航员将小球自由释放，小球相对飞船会怎样运动？答案小球都是以某一加速度落向舱底.2.宇航员能否根据“小球的加速下落”判断飞船是静止在一个引力场中，还是正处在一个没有引力场而正加速上升的过程中？答案不能.问题设计三、广义相对论点滴返回1.广义相对论的

7、基本原理(1)广义相对性原理：在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度系统跟一个受引力作用的是等效的.2.广义相对论的几个结论(1)光线在引力场中.(2)引力场的存在使得空间不同位置的出现差别(引力红移).任何参考系惯性系统弯曲时间进程返回典例精析例1一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动.此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，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.解析已知u＝0.05c，vx′＝0.8c.由相对论速度变换

8、公式得答案0.817c一、相对论速度变换公式返回典例精析例2下列关于爱因斯坦质能方程的说法中，正确的是()A.只有运动的物体才具有质能，静止的物体没有质能B.一定的质量总是和一定的能量相对应C.E＝mc2中能量E其实就是物体的内能D.由ΔE＝Δmc2知质量与能量可以相互转化解析E＝mc2表明质量与能量之间存在一一对应的关系，物体吸收或放出能量，则对应的质量会增加或减少，质量与能量并没有相互转化.故选项B正确，D错误；二、对质能方程的理解返回典例精析静止的物体也具有能量