高中物理课件__狭义相对论的其他结论_广义相对简介.ppt

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1、第第十十五五章章第第3、4节节新知预新知预习习巧设计巧设计名师课名师课堂堂一点通一点通创新演创新演练练大冲关大冲关 随堂检测随堂检测归纳小结归纳小结 课下作业课下作业综合提升综合提升 要点一要点一要点二要点二返回返回返回返回返回返回1知道经典的相对性原理，知道狭义相知道经典的相对性原理，知道狭义相 对论的实验基础和它的两个基本假设。对论的实验基础和它的两个基本假设。2知道狭义相对论的几个主要结论。知道狭义相对论的几个主要结论。3了解经典时空观与相对论时空观的主了解经典时空观与相对论时空观的主 要区别，体会相对论的建立对人类认要区别，体会相对论的建立对人类认 识世界的影响。识世界的影响。返回返回

2、返回返回 如果车上人运动方向与车运动方向相同，如果车上人运动方向与车运动方向相同，u取取 值，如值，如果车上人运动方向与车运动方向相反，果车上人运动方向与车运动方向相反，u取取 值。值。如果如果u和和v的方向垂直或成其他任意角度，公式不成立，只适的方向垂直或成其他任意角度，公式不成立，只适用于两者方向在用于两者方向在 上。上。 (2)相对论质量：相对论质量： 经典力学：物体的质量是经典力学：物体的质量是 的，一定的力作用在物的，一定的力作用在物体上，产生的加速度也是体上，产生的加速度也是 的，足够长的时间以后物体就的，足够长的时间以后物体就可以达到可以达到 速度。速度。 正正负负一条直线一条直

3、线不变不变不变不变任意任意返回返回增大增大Emc2返回返回 2广义相对论简介广义相对论简介 (1)狭义相对论无法解决的问题：狭义相对论无法解决的问题： 理论无法纳入狭义相对论框架。理论无法纳入狭义相对论框架。 参考系在狭义相对论中具有特殊的地位。参考系在狭义相对论中具有特殊的地位。 (2)广义相对论的基本原理：广义相对论的基本原理： 广义相对性原理：在广义相对性原理：在 中，物理规律都是相同的。中，物理规律都是相同的。 等效原理：一个均匀的引力场与一个做等效原理：一个均匀的引力场与一个做 的参考系的参考系等价。等价。 (3)广义相对论的几个结论：广义相对论的几个结论： 光线在光线在 场中偏转。

4、场中偏转。 引力场的存在使得空间不同位置的引力场的存在使得空间不同位置的 出现偏差出现偏差(引力引力红移红移)。万有引力万有引力惯性惯性任何参考系任何参考系匀加速运动匀加速运动引力引力时间进程时间进程返回返回1如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体如果宇航员驾驶一艘飞船以接近于光速的速度朝一星体 飞行，宇航员是否可以根据下述变化发觉自己在运动飞行，宇航员是否可以根据下述变化发觉自己在运动()A他的质量在减少他的质量在减少B他的心脏跳动在慢下来他的心脏跳动在慢下来C他永远不能由自身的变化知道自己是否在运动他永远不能由自身的变化知道自己是否在运动D他在变大他在变大解析：解析：宇航员以飞船

5、为惯性系，其相对于惯性系的速度始宇航员以飞船为惯性系，其相对于惯性系的速度始终为零，因此他不可能发现自身的变化，所以选项终为零，因此他不可能发现自身的变化，所以选项A、B、D错误，选项错误，选项C正确。正确。答案：答案：C返回返回2下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()A在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义 相对性原理相对性原理B在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿在不同的参考系中，物理规律都是不同的，例如牛顿 运动定律仅适用于惯性参考系运动定律仅适用于惯性参考系C一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价，一个均匀的引力

6、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这就是著名的等效原理D一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价， 这就是著名的等效原理这就是著名的等效原理解析：解析：由广义相对性原理和等效原理的内容知由广义相对性原理和等效原理的内容知A、D正确。正确。答案：答案：AD返回返回3根据爱因斯坦质能关系方程，可以说明根据爱因斯坦质能关系方程，可以说明 ()A任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后任何核反应，只要伴随能量的产生，则反应前后 各物质的质量和一定不相等各物质的质量和一定不相等B太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一太阳不断

7、地向外辐射能量，因而太阳的总质量一 定在不断地减小定在不断地减小C虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是虽然太阳不断地向外辐射能量，但它的总质量是 不可改变的不可改变的D若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能 量，则地球的质量将不断增大量，则地球的质量将不断增大返回返回解析：解析：根据根据Emc2，当能量变化时，参加核反应的物质，当能量变化时，参加核反应的物质的质量发生变化，故的质量发生变化，故A正确；太阳在发生聚变，释放出正确；太阳在发生聚变，释放出大量能量，质量减小，故大量能量，质量减小，故B正确，正确，C错误。由于地球向外错误。由于地球向

8、外辐射的能量小于从外界获得的能量，所以地球的质量将辐射的能量小于从外界获得的能量，所以地球的质量将不断增大。不断增大。答案：答案：ABD返回返回答案：答案：不是不是vc返回返回返回返回 质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量的质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量的关系：一定的质量总是和一定的能量相对应。具体从以关系：一定的质量总是和一定的能量相对应。具体从以下几个方面理解：下几个方面理解： (1)静止物体的能量为静止物体的能量为E0m0c2，这种能量叫做物体，这种能量叫做物体的静质能。每个有静质量的物体都具有静质能。的静质能。每个有静质量的物体都具有静质能。返回返回返回返回返回返回 (3

9、)物体的总能量物体的总能量E为动能与静质能之和，即为动能与静质能之和，即EEkE0mc2(m为动质量为动质量)。 (4)由质能关系式可知由质能关系式可知Emc2。 名师点睛名师点睛物体的动能增加时，物体对应的质量也物体的动能增加时，物体对应的质量也增大，此时可以根据增大，此时可以根据m 求出物体增加的质量。求出物体增加的质量。返回返回 1一个原来静止的电子，经过一个原来静止的电子，经过100 V的电压加速后它的的电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？此时还能动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？此时还能否使用经典的动能公式？否使用经典的动能公式？(m09.11031

10、kg) 审题指导审题指导解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点： (1)如果质量发生明显变化，经典动能公式就不成立了。如果质量发生明显变化，经典动能公式就不成立了。 (2)如果质量变化可忽略，则仍可使用经典动能公式。如果质量变化可忽略，则仍可使用经典动能公式。 返回返回返回返回 上述计算表明，加速后的电子还属于低速的，可上述计算表明，加速后的电子还属于低速的，可以使用经典的动能公式。以使用经典的动能公式。 答案答案1.61017 J0.02%5.9106 m/s可以可以使用经典动能公式使用经典动能公式返回返回返回返回 1光线在引力场中弯曲光线在引力场中弯曲 根据广义相对论，物质的引

11、力会使光线弯曲，引力场越根据广义相对论，物质的引力会使光线弯曲，引力场越强，弯曲越厉害。通常物体的引力场都太弱，但太阳引力场强，弯曲越厉害。通常物体的引力场都太弱，但太阳引力场却能引起光线比较明显的弯曲。却能引起光线比较明显的弯曲。 2引力红移引力红移 按照广义相对论，引力场的存在使得空间不同位置的时按照广义相对论，引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别。例如，在强引力的星球附近，时间进程会间进程出现差别。例如，在强引力的星球附近，时间进程会变慢，因此光振动会变慢，相应的光的波长变长、频率变小，变慢，因此光振动会变慢，相应的光的波长变长、频率变小，光谱线会发生向红光一端移动的现象。光谱

12、线的这种移动是光谱线会发生向红光一端移动的现象。光谱线的这种移动是在引力作用下发生的，所以叫在引力作用下发生的，所以叫“引力红移引力红移”。 返回返回 3水星近日点的进动水星近日点的进动 天文观测显示，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的天文观测显示，行星的轨道并不是严格闭合的，它们的近日点近日点(或远日点或远日点)有进动有进动(行星绕太阳一周后，椭圆轨道的长行星绕太阳一周后，椭圆轨道的长轴也随之有一点转动，叫做轴也随之有一点转动，叫做“进动进动”)，这个效应以离太阳最，这个效应以离太阳最近的水星最为显著，这与牛顿力学理论的计算结果有较大的近的水星最为显著，这与牛顿力学理论的计算结果有较大的偏差

13、，而爱因斯坦的广义相对论的计算结果与实验观察结果偏差，而爱因斯坦的广义相对论的计算结果与实验观察结果十分接近。十分接近。返回返回 广义相对论所作出的以上预言全都被实验观测所证实。广义相对论所作出的以上预言全都被实验观测所证实。还有其他一些事实也支持广义相对论。目前，广义相对论已还有其他一些事实也支持广义相对论。目前，广义相对论已经在宇宙结构、宇宙演化等方面发挥了主要作用。经在宇宙结构、宇宙演化等方面发挥了主要作用。 名师点睛名师点睛(1)光线在引力场中弯曲，以及引力红移现光线在引力场中弯曲，以及引力红移现象都是在引力场很强的情况下产生的效应。象都是在引力场很强的情况下产生的效应。 (2)光在同

14、一种均匀介质中沿直线传播的现象在我们的光在同一种均匀介质中沿直线传播的现象在我们的日常生活中仍然成立。日常生活中仍然成立。返回返回 2在适当的时候，通过仪器可以观察到太阳后面的在适当的时候，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恒星，这说明星体发出的光 () A经太阳时发生了衍射经太阳时发生了衍射 B可以穿透太阳及其他障碍物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经过太阳外的大气层时发生了折射 审题指导审题指导光线在引力场中可以发生弯曲。光线在引力场中可以发生弯曲。返回返回 解析解析根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线在太阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候阳引力场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候(如如日全食时日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，正确，A、B、D均错。均错。 答案答案C返回返回返回返回点击下图进入点击下图进入 随堂检测随堂检测 归纳小结归纳小结返回返回点击下图进入点击下图进入 课下作业课下作业 综合提升综合提升