高三物理选修3-4知识点复习课件21

• 3．探究交流 • 最近流行一种“穿越”文学作品，设定主人 公回到了过去，你认为可能吗？ • 【提示】 物体运动速度越大，时间流逝越 慢．根据相对论速度变化公式可知，物体的 速度永远不能达到和超过光速，所以时光不 能倒流，人也永远不能回到过去.
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1.基本知识 (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框架． 惯性 ② 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 任何参考系 ①广义相对性原理：在 中物理规律都 是相同的．
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• 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．
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现在有一个静止的电子，被电压为107 V的 电场加速后，质量增大了多少？其质量为多 少？(m0＝9.1×10－31 kg，c＝3×108 m/s) • 【审题指导】 解答本题应把握以下两点： • (1)质量发生明显变化，经典动能公式就不成 立了． • (2)由ΔE＝Δmc2知，电子能量发生变化，则 质量也发生变化．
• 3．知道广义相对性原理和等效原理． • 4．知道光线在引力场中的弯曲及引力红移 现象． • ●教学地位 • 本节讲述狭义相对论的其它结论和广义相对 论，使学生了解这些知识，激励学生探索科 学的精神．
• ●新课导入建议 • 如图教15-3-1所示，小河中流水的
• 速度是3 m/s，小船顺流而下，由于 • 划船，它相对于水的速度是1 m/s， • 那么船相对于河岸的速度是多少？假设水流 的速度是0.7c(c为真空中的光速)，而小船相 对于水的划行速度是0.3c，还能这样求船相 对于河岸的速度吗？这节课我们探讨这类问 题．
• ②结论：光速c是宇宙速度的 极限 任何参考系，光速都是 的． 不变
，且相对
• (2)相对论质量 不变 • ①经典力学：物体的质量是 的，一定 的力作用在物体上产生一定的 加速度 ，足够长时间后物体可以达到 的速 任意 度． 速度增加 • ②相对论：物体的质量随物体 而增 物体以速度 v 运动时的质量 m 与静止时的质量 大． m0
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 1 能量．在 v≪c 时，Ek≈ m0v2.这就是我们过去熟悉的动 2 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 －电子增加的动能为： ΔEk＝eU＝1.6×10－19×107 J ＝1.6×10－12 J 由ΔEk＝Δmc2 得电子增加的质量为： ΔEk 1.6×10－12 －29 Δm＝ 2 ＝ kg ＝ 1.78 × 10 kg 8 2 c （3×10 ）
• 此时电子的质量为： • m＝m0＋Δm＝(9.1×10－31＋1.78×10－ 29) kg • ＝1.871×10－29 kg • 【答案】 1.78×10－29 kg 1.871×10
• 【提示】 如果物体的速度远小于真空中的 光速，可以直接用u＝u′＋v，求对地速度u. 其中v为参考系相对于地的速度，u′为物体相 对参考系的速度，u为物体对地速度．但当 速度接近真空中的光速时就要考虑相对论速 度变换公式．
• 【问题导思】 • 1．如何理解运动物体的动能？ • 2．物体的质量减小，物体的能量也减小， 是质量转化为能量吗？
• ●教学流程设计
课
标 解 读
重
点 难 点
1.能记住相对论速度变换 公式，相对论质量和质能
方程.
2.初步了解广义相对论的
1.相对论速度变
换公式．(重点) 2.对相对论质速 关系的理解．(难 点)
基本原理.
3.知道广义相对论的几个
• 1.基本知识 • (1)相对论速度变换公式 • ①公式：设高速行驶的火车的速度为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.
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m0 v 2 1－（ ） c
代入上式整理得：
Ek＝
m0c2 v 2 1－（ ） c
－m0c2.
当 v≪c 时， 代入上式得：
v 2 1v2 1－（ ） ≈1－ ( ) ， c 2c
1 v 2 2 m0c －m0c ＋ m0c （ ） 2 c 1 Ek＝ ≈ m0v2. 1 v 2 2 1－ （ ） 2 c
m0 之间的关系是：m＝
v 2 1－（ ） c
，因为总有 v<c，
可知运动物体的质量 m 总要大于 它静止时的质量 m0.
• (3)质能方程 物体的质量 • 关系式：____________ ，式中 m是 E＝mc2 ，E是 ． 它具有的能量
• 2．思考判断 • (1)只有运动物体才具有能量，静止物体没有 能量．(×) • (2)一定的质量总是和一定的能量相对应．(√) • (3)E＝mc2中能量E其实就是物体的内能． (×)
教 学 教 法 分 析
课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
•3
狭义相对论的其他
结论 •4 广义相对论简介
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
课 后 知 能 检 测
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●课标要求 1．知道狭义相对论的其他结论． 2．知道广义相对性原理和等效原理． 3．知道光线在引力场中的弯曲及其验证． ●课标解读 1．知道相对论速度变换公式． 2．知道相对论质量和质能方程．
• 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光线在 引力场 中偏转． 时间进程 • ②引力场的存在使得空间不同位置的 出现偏差(引力红移)．
• 2．探究交流 • 如图15-3-1所示，小河中流水的速度是3 m/s，小船顺流而下，由于划船，它相对于 水的速度是1 m/s，那么船相对于河岸的速度 是多少？假设水流的速度是0.7c(c为真空中 的光速)，而上船相对于水的划行速度是0.3c ，还能这样求船相对于河岸的速度吗？