【优化方案】高中物理 第15章 第四节 广义相对论简介课件 新人教选修34

第三节狭义相对论的其他结论

第四节广义相对论简介课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练

第四节广义相对论简介课标定位学习目标：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几个主要观点以及主要观测证据．重点难点：狭义相对论的几个其他结论和质能关系．课前自主学案一、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＝____________,如果车上人的运动与火车的运动方向相反，则他相对于地面的速度u＝___________.(2)结论: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2．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_____,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增大而______.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＝__________,不变一定任意增大因为总有v<c.可知运动物体的质量m总______它静止时的质量m0.3．质能方程物体质量m与其蕴含的能量E之间的关系是:__________.大于E＝mc2二、广义相对论简介1．广义相对性原理在任何参考系中,物理规律都是_______的．2．等效原理一个______的引力场与一个______________的参考系等价．3．广义相对论的几个结论(1)物质的______使光线弯曲．(2)引力场的存在使空间不同位置的__________出现差别,引力场越强,时间______.相同均匀做匀加速运动引力时间进程越慢核心要点突破例如:回旋加速器中被加速的粒子的质量会随粒子的加速明显增加.导致粒子圆周运动的周期变大.它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步.回旋加速器加速粒子的最大能量因此受到了限制.答案：大于二、对质质能方程程的理解解质能方程程表达了了物体的的质量和和它所具具有的能能量的关关系：一一定的质质量总是是和一定定的能量量相对应应．具体从以以下几个个方面理理解：1.静止物体体的能量量为E0＝m0c2,这种能量量叫做物物体的静静质能.每个有静静质量的的物体都都具有静静质能.即时应用用(即时突破破，小试试牛刀)2．1905年，爱因因斯坦创创立了“相对论”,提出了著著名的质质能方程程.下面涉及及对质能能方程理理解的几几种说法法中正确确的是()A．若物体体能量增增大,则它的质质量增大大B．若物体体能量增增大,则它的质质量减小小C．若核反反应过程程质量减减小,则需吸收能能量D．若核反应应过程质量量增大,则会放出能能量解析：选A.由E＝mc2，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小，故A正确、B错．若m减小，则E减小；若m增大，则E增大，故C、D错．三、广义相相对论的几几个结论1.光线在引力力场中偏转转:根据广义相相对论,物质的引力力会使光线线弯曲,引力场越强强,弯曲越厉害害.通常物体的的引力场都都太弱,但太阳引力力场却能引引起光线比比较明显的的弯曲.2.引力红移:按照广义相相对论,引力场的存存在使得空空间不同位位置的时间间进程出现现差别.例如如,在强强引引力力的的星星球球附附近近,时间间进进程程会会变变慢慢,因此此光光振振动动会会变变慢慢,相应应的的光光的的波波长长变变长长、、频频率率变变小小,光谱谱线线会会发发生生向向红红光光一一端端移移动动的的现现象象.光谱谱线线的的这这种种移移动动是是在在引引力力作作用用下下发发生生的的,所以以叫叫“引力力红红移移”.3.水星星近近日日点点的的进进动动:天文文观观测测显显示示,行星星的的轨轨道道并并不不是是严严格格闭闭合合的的,它们们的的近近日广义相对论所作出的以上预言全部被实验观测所证实.还有其他一些事实也支持广义相对论.目前,广义相对论已经在宇宙结构、宇宙演化等方面发挥主要作用.课堂互动讲练类型一质速关系的应用例1【答案】见精讲精析变式训练1一观察者测出出电子质量为为2m0,求电子速率是是多少？(m0为电子静止时时的质量)答案：0.866c类型二质能方程的应用电子静止时质质量为9.1×10－31kg,被加速器加速速后,其能量为1.28×109eV,问加速后电子子的质量是多多少?是静止质量的的多少倍?【思路点拨】电子被加速后后的能量是电电子的总能量量,而不只是电子子具有动能,满足公式E＝mc2.例2【答案】2.28×10－27kg2505倍【方法总结】明确物体质能能表达式E＝mc2的含义是解题题的关键.如果物体静止止,则E0＝m0c2,如果此此时物物体还还具有有动能能Ek,则此时时物体体的能能量为为E＝E0＋Ek＝mc2,其中m为物体体运动动时的的质量量.变式训训练2已知电电子的的静止止能量量为0.511MeV,若电子子的动动能为为0.25MeV,则它所所增加加的质质量Δm与静止止质量量m0的比值值近似似为()A．0.1B．0.2C．0.5D．0.9在适当当的时时候,通过仪仪器可可以观观察到到太阳阳后面面的恒恒星,这说明明星体体发出出的光光()A．经太太阳时时发生生了衍衍射B．可以以穿透透太阳阳及其其他障障碍物物C．在太太阳引引力场场作用用下发发生了了弯曲曲D．经过过太阳阳外的的大气气层时时发生生了折折射类型三对广义相对论结论的理解例3【思路点点拨】依据广广义相相对论论中的的引力力场中中的光光线弯弯曲考考虑．．【精讲精精析】根据爱爱因斯斯坦的的广义义相对对论可可知,光线在在太阳阳引力力场作作用下下发生生了弯弯曲,所以可可以在在适当当的时时候(如日全全食时时)通过仪仪器观观察到到太阳阳后面面的恒恒星,故C正确,A、B、D均错．．【答案】C变式训训练3以下说说法中中，错错误的的是()A．矮星星表面面的引引