高中物理 15.3 狭义相对论的其他结论 15.4 广义相对论简介课件 新人教选修34.pptVIP

;;;;;一、对质能方程的理解;1.运动物体的动能：Ek=E-E0，Ek是物体的动能，E=mc2是物体 运动时的能量，E0=m0c2是物体静止时的能量.在vc时， 这就是我们过去熟悉的动能表达式，这也能让我们看出，牛 顿力学是相对论力学在低速情况下的特例. 推导如下：Ek=E-E0=mc2-m0c2， 将动态质量 代入上式整理得：;2.如果质量发生了变化，其能量也相应发生变化ΔE=Δmc2，这个方程常应用在核能的开发和利用上.如果系统的质量亏损为Δm，就意味着有ΔE的能量释放.; 物体的动能增加时，物体对应的质量也增大， 此时可以根据Δm= 求出物体增加的质量.;【典例1】(2011·青岛高二检测)一个原来静止的电子，经过100 V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？此时还能否使用经典的动能公式？(m0=9.1× 10-31 kg) 【解题指导】 (1)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.;【标准解答】由动能定理：Ek=eU=1.6×10-19×100 J =1.6×10-17 J. 根据质能方程：ΔE=Δmc2，得Δm= 质量的改变量是原来的： 加速后的速度为 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. 答案：1.6×10-17 J 0.02% 5.9×106 m/s 可以使用经典动能公式;【规律方法】相对论的质速关系 由相对论的质速关系 知，物体以速度v运动时的质 量m大于静止时的质量m0，且v越大，m与m0相差越大.微观粒 子的运动速度很高，它的质量明显大于静止质量，在粒子加 速问题中注意考虑这一问题.;【变式训练】下列关于爱因斯坦质能方程的说法中，正确的是( ) A.只有运动物体才具有能量，静止物体没有质能 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】选B.物体具有的质量与质量对应的能量称为质能，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D错误，B正确；静止的物体也具有能量，称为静质能E0，E0=m0c2，m0叫做静质量；E=mc2中能量E包括静质能E0和动能Ek，而非物体的内能，故选项A、C错误.; 【变式备选】星际火箭以0.8c的速度飞行，其运动时的质量为静止时的多少倍？ 【解析】设星际火箭的静止质量为m0，其运动时的质量 所以， 答案：;二、广义相对论的几个结论;1.光线在引力场中弯曲 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,但太阳引力场却能引起光线比较明显的弯曲. 2.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,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“引力红移”.;3.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,它们的近日点(或远日点)有进动(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“进动”),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. 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了主要作用.; (1)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. (2)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.;【典例2】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( ) 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 【解题指导】依据广义相对论中的引力场中的光线弯曲考虑.;【标准解答】选C.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(如日全食时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确，A、B、D均错.;【变式训练】以下说法中，错误的是( ) A.矮星表面的引力很强 B.时钟在引力场弱的地方比在引力场强的地方走得快些 C.在引力场越弱的地方，物体长度越长 D.在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移 【解析】选C、D.因矮