高考物理总复习1.2相对论简介1.2.3_1.2.4狭义相对论的其他结论广义相对论简介学案新人教版.docx

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1、1.2.3　狭义相对论的其他结论1.2.4　广义相对论简介学习目标核心提炼1.知道相对论的速度变换公式。2.知道相对论质量、爱因斯坦质能方程。3.了解广义相对性原理和等效原理及几个结论。2个原理——广义相对论原理、等效原理2个结论——广义相对论的两个结论3个公式——速度变换公式、相对论质量公式、质能方程公式一、狭义相对论的其他结论1.相对论速度变换公式(1)速度变换公式：设在高速运动的火车上，火车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u＝，如果车上人的运动方向与火车的运动方向相反，则u′取负值。(2)结论：光速c是宇宙速度的极限，

2、且相对任何参考系，光速都是一样的。2.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大而增大。物体以速度v运动时质量m与物体静止时质量m0之间的关系是m＝。3.质能方程：物体的质量m与其具有的能量E之间的关系是E＝mc2。思考判断(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。(√)(2)一个物体相对地球的速度不大于光速c，但相对另一个速度很大的运动物体的速度可能大于光速c。(×)(3)根据相对论速度变换公式，反方向运动的甲和乙对地速度大小分别为v1和v2，甲相对乙的速度大小一定比v1＋v2小。(√)(

3、4)在相对论力学中，物体静止时的质量最小。(√)(5)根据质能方程，质量可以转化能量，能量可以转化为质量。(×)(6)根据质能方程，一定的质量总是和一定的能量相对应。(√)(7)E＝mc2中能量E其实就是物体的内能。(×)二、广义相对论简介1.狭义相对论无法解决的问题(1)万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架。(2)惯性参考系在狭义相对论中具有特殊的地位。2.广义相对性原理和等效原理(1)广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的。广义相对性原理适用于一切参考系。(2)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。3.广义相对论的几个结论(1)物质的引力使光

4、线弯曲。(2)引力位移：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。思考判断(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。(×)(2)根据广义相对论原理，力学规律在不同参考系中是不同的。(×)(3)根据广义相对论原理，由于物质的存在，实际的空间是弯曲的。(√)(4)强引力作用可使光谱线向红端偏移。(√)(5)由于太阳引力场的影响，我们有可能看到太阳后面的恒星。(√)(6)在引力场弱的地方时钟走得比引力场强的地方快些。(√)　相对论速度变换公式[要点归纳]1.公式u＝中的v和u′如果满足：v≪c，u′≪c，可忽略不计，这

5、时相对论的速度变换公式可近似的变为u＝u′＋v，与经典物理学的速度变换公式相同。2.上式中若u′＝c，即在运动参考系中观察光的速度c，可以证明无论运动参考系速度v的大小如何，总满足u＝c，即在任何参考系中光速是相同的。这与狭义相对论的基本假设之一(真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的)是完全吻合的。3.如果u′与v的方向不在一条直线上(相互垂直或成其他角度)时，情况比较复杂，上式不适用。[精典示例][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，电子的运动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

6、。解析　已知v＝0.05c，u′＝0.8c。由相对论速度变换公式得u＝＝＝≈0.817c。答案　0.817c应用相对论速度变换公式时注意(1)明确公式u＝中各物理量的含义，v表示乙参考系相对于甲参考系的速度，u′表示物体相对于乙参考系的速度，u表示物体相对于甲参考系的速度。(2)注意公式中速度是矢量，在公式中代入数值时要正确选择v和u′的正负，一般选取v的方向为正值，当u′与v同向时为正，反向时为负。　　　　　　[针对训练1]如图1所示，地球上一观察者，看见一飞船A以速度2.5×108m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2.0×108m/s跟随A飞行。求：图1(1)飞船A上的人

7、看到飞船B的相对速度；(2)飞船B上的人看到飞船A的相对速度。解析　运用相对论速度变换公式u＝可解。(1)A上的人看B的相对速度为u1′，u1＝2.0×108m/s，v1＝2.5×108m/s所以u1＝，解得u1′＝－1.125×108m/s。(2)B上的人看A的相对速度为u2′u2＝2.5×108m/s，v2＝2.0×108m/s所以u2＝，解得u2′＝1.125×108m/s。答案　(1)－1.125×108m/s　(2)1.125×108m/s　相对论质量[要点归纳]物体的质量会随物体