2017教科版高中物理选修（3-4）6.4-5《相对论的速度变换公式 质能关系 广义相对论点滴》word学案

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1、学案2　相对论的速度变换公式　质能关系　广义相对论点滴(选学)[学习目标定位]　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．回旋加速器的工作原理：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，周期T＝，因粒子的q不变、质量，所以周期T，与轨道半径和速度无关；使高频交变电场的周期和粒子运动周期，就会使粒子每次经过电场时都会被加速，动能一次次，获得的最大速度vmax＝.1．相对论的速度变换公式设高速行驶的火车相对地面的速度为u，车上的人以速度v′沿火车运动的方向相对火车运动，那么人相对地面的速度为v＝，若

2、车上人的运动方向与火车的运动方向相反，则v′取；若v′＝c，则代入上式得出v＝，即光速是宇宙速度的，且相对任何参考系，光速都是的．2．相对论的质量：物体的质量随物体速度的增加而物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系是：m＝.因为总有v

3、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0.5c，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？[要点提炼]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.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，

4、u′≪c时，可忽略不计，这时相对论的速度变换公式可近似为.(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．二、相对论质量和能量[问题设计]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？[要点提炼]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

5、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m0之间的关系是：m＝.②因为总有v

6、小球自由释放，小球相对飞船会怎样运动？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？[要点提炼]1．广义相对论的基本原理(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)．一、相对论速度变换公式例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

7、参考系的速度．二、对质能方程的理解例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三、广义相对论的几个结论例3　在日全食的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的恒星，这说明星体发出的光(　　)A．经太阳时发生了衍射B．可以穿透太阳及其他障碍物C．在太阳引力场作用下发生了弯曲D．经过太阳外的大气层时发生了折射1.