人教版高中物理课件第十五章 相对论简介15.3狭义相对论的其他结论
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高中物理第十五章相对论简介34狭义相对论的其他结论广义相对论简介课时作业课件新人教版选修3-
Ek＝E－E0＝mc2－m0c2＝0.25m0c2.由动能定理可知，对粒子做的
功应为粒子加速过程中的动能的增量，即 W＝Ek－0＝0.25m0c2.
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勤能补拙，学有成就！
2024/10/20
22
解析：质能方程指出了物体的能量与质量之间存在对应关系， 但质量不是能量．
2．某星体以速度 v 离开地球，其谱线在地球上看来( B )
A．光谱不变 B．光谱红移 C．光谱紫移 D．光谱压缩
解析：星体以速度 v 离开地球时，在它们之间传播的电磁波 的频率会变低，因此光谱线在地球上看来频率变低即光谱红移．
解析：(1)飞船 A 对地面的速度 v＝2.5×108 m/s，设 B 对 A 的速度为 u′，飞船 B 对地面的速度 u＝2.0×108 m/s，由相对论 速度变换公式 u＝1u＋′u＋′c2vv，得 u′＝vcvu2－－u1＝－1.125×108 m/s
(2)飞船 B 上乘客看飞船 A 的速度则相反为 1.125×108 m/s.
课时作业27 狭义相对论的其他结论 课时作业28 广义相对论简介
时间：45 分钟 一、选择题(1～5 为单选，6～10 为多选) 1．物理学发展过程中，不少物理学家作出了重大贡献，下列
有关物理学史不符合事实的是( D )
A．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在 B．赫兹首先捕捉到电磁波 C．伽利略认为，力学规律在任何惯性参考系中都是相同的 D．爱因斯坦通过质能方程阐明质量就是能量
解析：由广义相对论的推论可知，光线在引力场中偏转，选 项 A 正确，选项 B 错误；引力场的存在使得空间不同位置的时间 进程出现差别，选项 C、D 正确．
9．关于物体的质量，下列说法正确的是( ACD )
高中物理第十五章相对论简介34狭义相对论的其他结论广义相对论简介课件新人教版选修3-
解析：电子运动时的质量是静止质量的 2 倍，运用相对论质
量公式可解．m＝2m0，代入相对论质量公式 m＝
m0 ，可 1－vc2
得 2m0＝
1m－0 vc2，v＝ 23c≈0.866c.
4．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的 k 倍．则粒子运 动时的质量等于其静止质量的 k 倍，粒子运动速度是光速
k2－1
的 k 倍．
解析：由
E＝mc2
知 E ＝ m ，根据 E0 m0
E＝kE0
可得
m＝km0；由
m＝
m0 得， m ＝
1－vc2
m0
11－vc2＝k，
得 v＝
k2－1 k c.
5．在外层空间的宇宙飞船上，你正在一个以加速度 g＝9.8 m/s2 向头顶方向运动的电梯中，这时，你举起一个小球自由地 丢下，请说明小球的运动情况．
在一切过程中，质量和能量是分别守恒的，只有在微观粒 子的裂变和聚变过程中，有质量亏损的情况下，才会有质能方 程的应用，即 ΔE＝Δmc2.
【例 1】 若一宇宙飞船对地以速度 v 运动，宇航员在飞船 内沿同方向测得光速为 c，问在地上的观察者看来，光速应为 v ＋c 吗？
【导思】 根据相对论速度公式推导．
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．
二、广义相对论简介 1．广义相对论的基本原理 (1)广义相对性原理：在 任何 参考系中，物理规律都是 相同的． (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． 2．广义相对论的几个结论 (1)物质的引力使光线 弯曲． (2)引力红移：引力场的存在使空间不同位置的 时间进程 出现差别，而使矮星表面原子发光频率 偏低．
高中物理第十五章相对论简介3狭义相对论的其他结论4广义相对论简介434物理
【解析】 爱因斯坦质能方程说明了质量和能量的对应关系， 但不是能量和质量的转化关系，事实上质量绝不会变成能量，能量 也绝不会变成质量．一个系统能量减少时，其质量也相应减少，另 一个系统因接收能量而增加能量时，其质量也增加，对一个封闭的 系统，质量是守恒的，能量也是守恒的．故 D 项正确．
【答案】 D
2．相对论质量 (1)经典力学：物体的质量是_不__变__的___． (2)相对论：物体的质量随物体速度的增加而__增___大___．物体以 速度 v 运动时的质量 m 与静止时的质量 m0 之间关系是 __m_＝_____1_m－_0__vc_2___． 3．质能方程 E＝__m__c_2___，式中 m 是物体的质量，E 是它具有的能量．
解析：爱因斯坦的质能方程说明物质的质量和能量之间有着 E ＝mc2 这种对应关系．故 B 正确．
答案：B
第十九页，共二十二页。
5．(多选)一个物体静止时质量为 m0，能量为 E0；速度为 v 时， 质量为 m，能量为 E，动能为 Ek，下列说法正确的是( )
A．物体速度为 v 时的能量为 E＝mc2 B．物体速度为 v 时的能量为 E＝mv2 C．物体静止时能量 E0＝m0c2 D．物体速度为 v 时的动能 Ek＝mc2 E．物体速度为 v 时的动能 Ek＝(m－m0)c2
3.狭义(xiáyì)相对论的其他结论
4．广义相对论简介
第一页，共二十二页。
知识结构导图
第二页，共二十二页。
核心素养目标 物理观念：相对论速度、相对论质量和质能方程． 科学思维：比较广义相对论和狭义相对论． 科学探究：探究 E 和 m 的对应关系．
第三页，共二十二页。
一、狭义相对论的其他结论 1．相对论速度变换公式
第十页，共二十二页。
【答案】 D
2．相对论质量 (1)经典力学：物体的质量是_不__变__的___． (2)相对论：物体的质量随物体速度的增加而__增___大___．物体以 速度 v 运动时的质量 m 与静止时的质量 m0 之间关系是 __m_＝_____1_m－_0__vc_2___． 3．质能方程 E＝__m__c_2___，式中 m 是物体的质量，E 是它具有的能量．
解析：爱因斯坦的质能方程说明物质的质量和能量之间有着 E ＝mc2 这种对应关系．故 B 正确．
答案：B
第十九页，共二十二页。
5．(多选)一个物体静止时质量为 m0，能量为 E0；速度为 v 时， 质量为 m，能量为 E，动能为 Ek，下列说法正确的是( )
A．物体速度为 v 时的能量为 E＝mc2 B．物体速度为 v 时的能量为 E＝mv2 C．物体静止时能量 E0＝m0c2 D．物体速度为 v 时的动能 Ek＝mc2 E．物体速度为 v 时的动能 Ek＝(m－m0)c2
3.狭义(xiáyì)相对论的其他结论
4．广义相对论简介
第一页，共二十二页。
知识结构导图
第二页，共二十二页。
核心素养目标 物理观念：相对论速度、相对论质量和质能方程． 科学思维：比较广义相对论和狭义相对论． 科学探究：探究 E 和 m 的对应关系．
第三页，共二十二页。
一、狭义相对论的其他结论 1．相对论速度变换公式
第十页，共二十二页。
高中物理第十五章相对论简介15.3狭义相对论的其他结论15.4广义相对论简介-4优质公开课获奖课件
2．相对论质量
(1)经典力学：物体的质量是不变的，一定的力作用在物体上，
产生的加速度也是一定的，足够长的时间以后物体就可以达到任意速
度．
(2)相对论情况下：物体的质量随其速度的增大而增大．物体以
速度v运动时的质量m与静止时的质量m0的关系式为：m＝
1m－0 vc2.
3．质能方程 质量方程：E＝mc2. 质能方程表达了物体的质量m和它所具有的能量E之间的关系．
1新情境·激趣引航 如图所示，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，还能怎样求船相对于河岸的速度吗？这节课我们探讨这类 问题．
2新知识·预习探索 学习目标
跟踪练习 1．一个原来静止的电子，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)
【解析】 由动能定理得：Ek＝eU＝1.6×10－19×100 J＝1.6×10 －17 J
根据质能方程：ΔE＝Δmc2得：Δm＝Ec2k， 质量的改变是原来的： Δmm0 ＝mE0ck 2＝9.1×110.6－×31×10－31×7 J1082 J＝0.02% 上述计算表明，加速后的电子还属于低速的，可以使用经论后，为什么还要提出广义相对论 呢？
提示：提出狭义相对论后，遇到了狭义相对论无法解决的两个问 题：万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架；惯性参考系在狭义相 对论中具有特殊的地位．为了解决这两个问题，爱因斯坦又向前迈进 了一大步，提出了广义相对论.
3新课堂·互动探究 知识点一对质能方程的理解 重点聚焦 质能方程表达了物体的质量和它所具有能量的关系：一定的质量 总是和一定的能量相对应，具体从以下几个方面理解： 1．静止物体的能量为E0＝m0c2，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．
高中物理第十五章相对论简介3狭义相对论的其他结论4广义相对论简介目标导引素材新人教版选修3-4
3 狭义相对论的其他结论
4 广义相对论简介
一览众山小
诱学·导入
材料：在经典力学中，一个物体所受的重力会随着它所处的高度或纬度的变化而变化，但是它的质量不仅与所处的位置无关，还与物体的运动无关.根据牛顿第二定律F=ma可知，由于质量不变，只要始终对物体施加一个恒力，那么，这个物体就将保持匀加速运动，它被加速到光速时还会继续加速，并超过光速.
问题：这是可能的吗？
导入:本节将学习相对论的几个结论：相对论速度变换公式、相对论质量、质能方程.
温故·知新
1.经典力学和相对论对质量的认识有什么不同？
答：在经典力学中，物体的质量m是不随运动状态改变的，而狭义相对论认为，质量要随着物体运动速度的增大而增大.
2.狭义相对论的两个基本假设是什么？
答：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的.真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的.。
狭义相对论的其他结论、广义相对论简介 课件
______.
一、对质速关系式 m＝
m0 的理解 1－vc 2
1．式中 m0 是物体静止时的质量(也称为静质量),m 是 物体以速度 v 运动时的质量.这个关系式表明:物体的 质量会随物体速度的增大而增大.
2.v≪c 时,vc2＝0,此时有 m＝m0,也就是说:低速运动 的物体,可认为其质量与物体运动状态无关. 3.微观粒子的速度很高,因此粒子运动的质量明显大 于静质量.
(_2)_结__论_:_光_速__c_是_宇. 宙速度的_极__限__,且相对任何参考 系,光速都是__不__变__的.
●2．相对论质量 ●(1)经典力学:物体的质量是__不__变__的,一定的 力作用在物体上产生的加速度_一__定__,足够长时 间后物体可以达到_任__意___的速度.
●(2)相对论:物体的质量随物体速度增大而 _增__大___.
长度的相对性.线密度 ρ＝ml ,当棒沿棒长方向运动 时,m、l 都发生变化,这时要通过推算来解决,考虑 问题时不能漏了 m 或 l 的变化.当棒沿垂直长度方 向运动时,只有 m 发生变化.
质能方程的应用
例2 电子静止时质量为9.1×10－31 kg,被加速器 加速后,其能量为1.28×109 eV,问加速后电子的质 量是多少?是静止质量的多少倍? 【思路点拨】 电子被加速后的能量是电子的总 能量,而不只是电子具有动能,满足公式E＝mc2.
三、广义相对论的几个结论 1.光线在引力场中偏转: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”.
一、对质速关系式 m＝
m0 的理解 1－vc 2
1．式中 m0 是物体静止时的质量(也称为静质量),m 是 物体以速度 v 运动时的质量.这个关系式表明:物体的 质量会随物体速度的增大而增大.
2.v≪c 时,vc2＝0,此时有 m＝m0,也就是说:低速运动 的物体,可认为其质量与物体运动状态无关. 3.微观粒子的速度很高,因此粒子运动的质量明显大 于静质量.
(_2)_结__论_:_光_速__c_是_宇. 宙速度的_极__限__,且相对任何参考 系,光速都是__不__变__的.
●2．相对论质量 ●(1)经典力学:物体的质量是__不__变__的,一定的 力作用在物体上产生的加速度_一__定__,足够长时 间后物体可以达到_任__意___的速度.
●(2)相对论:物体的质量随物体速度增大而 _增__大___.
长度的相对性.线密度 ρ＝ml ,当棒沿棒长方向运动 时,m、l 都发生变化,这时要通过推算来解决,考虑 问题时不能漏了 m 或 l 的变化.当棒沿垂直长度方 向运动时,只有 m 发生变化.
质能方程的应用
例2 电子静止时质量为9.1×10－31 kg,被加速器 加速后,其能量为1.28×109 eV,问加速后电子的质 量是多少?是静止质量的多少倍? 【思路点拨】 电子被加速后的能量是电子的总 能量,而不只是电子具有动能,满足公式E＝mc2.
三、广义相对论的几个结论 1.光线在引力场中偏转: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”.
高中物理第15章相对论简介34狭义相对论的其他结论广义相对论简介课件新人教版选修3_4
2019/7/11
最新中小学教学课件
31
以高速火车为例如图 15-3-1，设车对地面的速度为 v，
车上的人以速度 u′沿着火车前进的方m向0 相对火车运动， 那么他相对地面的速度 u 为 u＝___1_－___vc_2__.
图15-3-1
这一公式仅适用于 u′与 v 在一直线上的情况，当 u′与 v 相反时，u′取负值．
2．相对论质量
【解析】 (1)由质能方程得： E＝m0c2＝9.11×10－31×(3×108)2 J＝8.2×10－14 J ＝81..26××1100－－1149 eV＝0.51 MeV.
(2)由能量关系得：eU＝(m－m0)c2， 解得 m＝ecU2 ＋m0＝1.6×31×0－11098×2 106kg＋9.11×10－31kg＝1－vc2
3．质能方程：相对论另一个重要结论就是大家都很熟悉的爱因斯坦质能方 程_E_＝___m__c_2____，式中 m 是物体的质量，E 是它_具___有__的___能__量___．
[再判断] 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．(×)
(1)按照牛顿力学，物体的质量是_不__变___的，因此一定的力作用在物体上，
产生的加速度也是一定的，这样，经过足够长的时间以后物体就可以达到任意
大的速度．
(2)相对论的速度叠加公式表明，物体的运动速度不能无限增加，严格的论
证证实了这一点，实际上，物体以速度 v 运动时的质量 m 与静止时的质量 m0 之
[再判断] 1．万有引力定律适用于狭义相对论．(×) 2．广义相对论提出在任何参考系中物理规律都是相同的．(√) 3．广义相对论提出光线会在引力场中沿直线传播．(×)
高中物理 第15章 相对论简介 第3节、第4节 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介课件 新人教版
故选项 C 正确。
探究二 广义相对论的几个结论
北京时间2010年11月16日凌晨1时30分，美国国家航空航天局(NASA)宣布 该局发射的“钱德拉”X射线太空望远镜发现了一个黑洞。你知道“黑洞”是 如何形成的吗？
提示：黑洞是质量非常大的天体，引起了周围的时空弯曲，以致于光也不 能从黑洞中射出，从而形成了黑洞。
解析：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。
〔对点训练2〕 如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行(如图)，你是否 可以根据下述变化发觉自己是在运动( D )
A．你的质量在增加 B．你的心脏跳动在慢下来 C．你在变小 D．你永远不能由自身的变化知道你的速度 解析：根据广义相对论的几个结论，可知选项D正确。
一、对相对论速度变换公式 u＝1＋u′u′＋vv/c2的理解 1．当 u′＝c 时，不论 v 有多大，总有 u＝c，这表明，在不同参考系中观察， 光速都是相同的，这与相对论的第二个假设光速不变原理相一致。 2．对于速度远小于光速的情形，u≪c，u′≪c，这时u′c2 v可以忽略不计， 相对论的速度变换公式可以近似变为 u＝u′＋v。 3．如果 u′和 v 的方向垂直或成其他任意角度，公式不成立，只适用于一 条直线上。
『选一选』 如图所示，鸡蛋和乒乓球都静止在地面上，关于二者所具有的能量关系， 下列说法中正确的是( A )
A．鸡蛋大
B．乒乓球大
C．一样大 D．无法进行比较
解析：物体所具有的能量和其质量有关，根据质能方程，质量越大，所具
有的能量越大，所以鸡蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量。
『想一想』 爱因斯坦提出狭义相对论后，为什么还要提出广义相对论？ 答案：爱因斯坦提出狭义相对论后，遇到了狭义相对论无法解决的两个问 题：万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架；惯性参考系在狭义相对论中具 有特殊的地位。为了解决这两个问题，爱因斯坦又向前迈进一大步，提出了广 义相对论。
高中物理 第十五章 相对论简介 15.3 狭义相对论的其他推论课件4高二选修34物理课件
导入新课
一、狭义(xiáyì)相对论的两个基本假设是什么？
在不同(bù tónɡ)的惯性参考系中，一切物理
规律都是相同的.
真空中的光速在不同(bù tónɡ)的惯性参考 系中都是相同的.
12/9/2021
第一页，共四十一页。
二、基于这两个基本假设，我们(wǒ men)能得 到什么结论？
1、“同时(tóngshí)”的相对性
12/9/2021
=3.6×1026 W
第四十页，共四十一页。
目录 结束(jiésh(mù)ùl
内容(nèiróng)总结
导入新课。在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的.。“长度收缩”或“尺缩效 应”。“时间膨胀”或“钟慢效应”.。3m/s+1m/s=4m/s。在另一惯性系S内观测，要用S系的时
平行，S’以速度ν沿x轴而运动，一质点以u’相对S’沿x’轴而运动 ，则相对S，其速度u为
u v u 1 ucv 这是相对论的速度叠加公式。如果2 u’＜c，则u＜c；如果u’＝
c(光速)，则u＝c。与相对论的时空概念相协调。
12/9/2021
第十二页，共四十一页。
v u
车外的人看到车上人相 对地面(dìmiàn)的速度为：
国 航
天
12/9/2021
第十四页，共四十一页。
解：(1)设地球(dìqiú)为K系，飞船A为K′系.由 已知条件可知K′系相对K系是速度为
v = 2.5×108 m/s
B 飞船(fēi chuán) 在K系中的速度为
ux = 2.0×108 m/s
B
K ux
飞船 B (fēi chuán) 在K′系中的速度为
上运动，此人再测棒的线密度应为多少，若棒在垂直长度 方向上运动，它的线密度又为多少？
一、狭义(xiáyì)相对论的两个基本假设是什么？
在不同(bù tónɡ)的惯性参考系中，一切物理
规律都是相同的.
真空中的光速在不同(bù tónɡ)的惯性参考 系中都是相同的.
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第一页，共四十一页。
二、基于这两个基本假设，我们(wǒ men)能得 到什么结论？
1、“同时(tóngshí)”的相对性
12/9/2021
=3.6×1026 W
第四十页，共四十一页。
目录 结束(jiésh(mù)ùl
内容(nèiróng)总结
导入新课。在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的.。“长度收缩”或“尺缩效 应”。“时间膨胀”或“钟慢效应”.。3m/s+1m/s=4m/s。在另一惯性系S内观测，要用S系的时
平行，S’以速度ν沿x轴而运动，一质点以u’相对S’沿x’轴而运动 ，则相对S，其速度u为
u v u 1 ucv 这是相对论的速度叠加公式。如果2 u’＜c，则u＜c；如果u’＝
c(光速)，则u＝c。与相对论的时空概念相协调。
12/9/2021
第十二页，共四十一页。
v u
车外的人看到车上人相 对地面(dìmiàn)的速度为：
国 航
天
12/9/2021
第十四页，共四十一页。
解：(1)设地球(dìqiú)为K系，飞船A为K′系.由 已知条件可知K′系相对K系是速度为
v = 2.5×108 m/s
B 飞船(fēi chuán) 在K系中的速度为
ux = 2.0×108 m/s
B
K ux
飞船 B (fēi chuán) 在K′系中的速度为
上运动，此人再测棒的线密度应为多少，若棒在垂直长度 方向上运动，它的线密度又为多少？
学年高中物理第十五章相对论简介第节狭义相对论的其他结论广义相对论简介课件新人教版选修.ppt
探究一
探究二
问题导引 名师精讲 典例剖析
变式训练2导学号73884157下列说法正确的是 ( ) A.由于太阳引力场的影响,我们有可能看到太阳后面的恒星 B.强引力作用可使光谱线向红端偏移 C.引力场越强的位置,时间进程越慢 D.由于物质的存在,实际的空间是弯曲的 解析：由广义相对论我们知道:物质的引力使光线弯曲,因此选 项A、D正确。在引力场中时间进程变慢,而且引力越强,时间进程 越慢,因此我们能观察到引力红移现象,所以选项B、C正确。 答案：ABCD
1234
3.导学号73884158(考查质能方程)正、负电子的静止质量均为m0, 当一个正电子和一个负电子相遇时可以发生湮灭现象,即两电子消
失而产生一对相同的光子,则每个光子的能量为( )
A.m0c2 C.12m0c2
B.2m0c2 D.14m0c2
解析：光子能量的来源是电子质量的损失,每个电子由于质量而具
例如:回旋加速器中被加速的粒子的质量变大,导致粒子做圆周运
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
加速器的加速能量因此受到了限制。
探究一
探究二
问题导引 名师精讲 典例剖析
3.质能方程 (1)静止物体的能量为E0=m0c2,这种能量叫作物体的静质能。每 个有静质量的物体都具有静质能。 (2)对于一个以速率 v 运动的物体,其动能 Ek=m0c2( 11-������������22-1)。
=
2×1.6×10-17 9.1×10-31
m/s=5.9×106 m/s。
答案：1.6×10-17J 0.02% 5.9×106 m/s 可以使用经典动能公 式
探究一
探究二
问题导引 名师精讲 典例剖析
高中物理第15章相对论简介34狭义相对论的其他结论广义相对论简介课件新人教选修34
������ ������0 ������
=
������k ������0 ������2
=
1.6×10-17 J 9.1×10
-31 8 2
× (3×10 ) J
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
=0.02%
上述计算表明 ,加速后的电子还属于低速,可以使用经典的动能 公式。 加速后的速度为 v= 答案 :1.6×10-17J 式
探究一
探究二
3.质能方程 (1)静止物体的能量为E0=m0c2,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。 (2)对于一个以速率v运动的物体,其动能Ek= (3)物体的总能量E为动能与静质能之和,即E=Ek+E0=mc2(m为动 质量)。 (4)由质能关系式可知ΔE=Δmc2。 。
������
填一填
练一练
(2)相对论质量: ①经典力学:物体的质量是不变的,一定的力作用在物体上,产生的 加速度也是一定的,足够长的时间以后物体就可以达到任意的速度。 ②相对论情况下:物体的质量随其速度的增大而增大。物体以速度 ������0 m= v运动时的质量m与静止时的质量m0的关系式为 。 ������ 2 1- ������ (3)质能方程: 质能方程:E=mc2。 质能方程表达了物体的质量m和它所具有的能量E之间的关系。
������ ������2
=
探究一
探究二
探究一对狭义相对论几个结论的理解 问题导引 一列火车正以v=50 m/s的速度高速行驶,列车内一乘客以相对列车 u'=5 m/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'=55 m/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?
=
������k ������0 ������2
=
1.6×10-17 J 9.1×10
-31 8 2
× (3×10 ) J
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
=0.02%
上述计算表明 ,加速后的电子还属于低速,可以使用经典的动能 公式。 加速后的速度为 v= 答案 :1.6×10-17J 式
探究一
探究二
3.质能方程 (1)静止物体的能量为E0=m0c2,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。 (2)对于一个以速率v运动的物体,其动能Ek= (3)物体的总能量E为动能与静质能之和,即E=Ek+E0=mc2(m为动 质量)。 (4)由质能关系式可知ΔE=Δmc2。 。
������
填一填
练一练
(2)相对论质量: ①经典力学:物体的质量是不变的,一定的力作用在物体上,产生的 加速度也是一定的,足够长的时间以后物体就可以达到任意的速度。 ②相对论情况下:物体的质量随其速度的增大而增大。物体以速度 ������0 m= v运动时的质量m与静止时的质量m0的关系式为 。 ������ 2 1- ������ (3)质能方程: 质能方程:E=mc2。 质能方程表达了物体的质量m和它所具有的能量E之间的关系。
������ ������2
=
探究一
探究二
探究一对狭义相对论几个结论的理解 问题导引 一列火车正以v=50 m/s的速度高速行驶,列车内一乘客以相对列车 u'=5 m/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'=55 m/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?
高中物理 第十五章 3 狭义相对论的其他结论 4 广义相对论简介课件 新人教版选修3-4
解析:由质能方程可知,质量和能量之间存在一定的对应的关系,而不能 认为质量就是能量,能量就是质量,能量和质量是两个不同的概念,只有 在核反应过程中,质量的减少对应着能量的释放,故B正确.
误区警示
质能方程的两点注意
(1)质能方程没有“质能转化”的含义,质能方程只反映质量和能量在 量值上的关系,二者不能相互转化. (2)在物质反应和转化过程中,物质的存在形式发生变化,能量的形式也 发生变化,但质量并没有转化为能量.质量和能量都表示物质的性质.
解析:根据相对论速度变换公式 u= u v ,得 u= 0.9c 0.8c ≈0.99c,故选
1
uv c2
1
0.9c 0.8c c2
项 C 正确.
误区警示
相对论速度变换公式的理解 要注意区分公式中各符号的意义及哪是静止参考系的速度,哪是运动参 考系的速度.
[针对训练1] 在高速运动的火车上,设车对地面的速度为v,车上的人以 速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动,那么他相对地面的速度u与 u′+v的关系是( ) B A.u=u′+v B.u<u′+v C.u>u′+v D.以上均不正确
解析:由E=mc2知,若E增大,则m增大;若E减小,则m减小,故A正确,B错 误;若m减小,则E减小,会放出能量;若m增大,则E增大,会吸收能量,故 C,D错误.
3.根据相对论判断下列说法正确的是( D ) A.狭义相对论全面否定了经典力学理论 B.如果物体在地面上静止不动,任何人在任何参考系里面测出物体的长 度都是一样的 C.由E=mc2可知,质量可转变成能量 D.物体速度越大,质量也越大
解析:解析:根据相对论原理判断应选D.
4.(多选)关于物体的质量,下列说法正确的是( A)CD A.在牛顿力学中,物体的质量是保持不变的 B.在牛顿力学中,物体的质量随物体的速度变化而变化 C.在相对论力学中,物体静止时的质量最小 D.在相对论力学中,物体的质量随物体速度的增大而增大
误区警示
质能方程的两点注意
(1)质能方程没有“质能转化”的含义,质能方程只反映质量和能量在 量值上的关系,二者不能相互转化. (2)在物质反应和转化过程中,物质的存在形式发生变化,能量的形式也 发生变化,但质量并没有转化为能量.质量和能量都表示物质的性质.
解析:根据相对论速度变换公式 u= u v ,得 u= 0.9c 0.8c ≈0.99c,故选
1
uv c2
1
0.9c 0.8c c2
项 C 正确.
误区警示
相对论速度变换公式的理解 要注意区分公式中各符号的意义及哪是静止参考系的速度,哪是运动参 考系的速度.
[针对训练1] 在高速运动的火车上,设车对地面的速度为v,车上的人以 速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动,那么他相对地面的速度u与 u′+v的关系是( ) B A.u=u′+v B.u<u′+v C.u>u′+v D.以上均不正确
解析:由E=mc2知,若E增大,则m增大;若E减小,则m减小,故A正确,B错 误;若m减小,则E减小,会放出能量;若m增大,则E增大,会吸收能量,故 C,D错误.
3.根据相对论判断下列说法正确的是( D ) A.狭义相对论全面否定了经典力学理论 B.如果物体在地面上静止不动,任何人在任何参考系里面测出物体的长 度都是一样的 C.由E=mc2可知,质量可转变成能量 D.物体速度越大,质量也越大
解析:解析:根据相对论原理判断应选D.
4.(多选)关于物体的质量,下列说法正确的是( A)CD A.在牛顿力学中,物体的质量是保持不变的 B.在牛顿力学中,物体的质量随物体的速度变化而变化 C.在相对论力学中,物体静止时的质量最小 D.在相对论力学中,物体的质量随物体速度的增大而增大
2019高中物理第十五章第3、4节狭义相对论的其他结论广义相对论简介课件新人教版选修3_4
Ek＝m0c2－m1－0c212＋vc122m0c2vc 2≈12m0v2。
(3)物体的总能量 E 为动能与静质能之和，即 E＝Ek＋
E0＝mc2(m 为动质量)。
(4)由质能关系式可知 ΔE＝Δmc2。
[典型例题] 例 1.一个原来静止的电子，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)
质子的静质能为 E0＝m0c2， 质子的动能为 Ek＝E－E0 ＝2.29m0c2－m0c2 ＝1.29m0c2， 两个质子的动能总和为 2Ek＝2.58m0c2。 答案：2.58m0c2
2×1.6×10－17 9.1×10－31
m/s≈5.9×106 m/s
2Ek m0
＝
上述计算表明，加速后的电子的速度远小于光
速，属于低速，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
[点评] 相对论的质速关系
由相对论的质速关系 m＝
[解析] 由动能定理得 Ek＝eU＝1.6×10－19×100 J ＝1.6×10－17 J
根据质能方程 ΔE＝Δmc2，得 Δm＝ΔcE2 ＝Ec2k
质量的改变量是原来的
Δm m0
＝
Ek m0c2
×100%
＝
1.6×10－17 9.1×10－31×3×1082
×100%≈0.02%
加速后的速度为 v＝
[解析] 由广义相对论我们知道：物 质的引力使光线弯曲，A、D 正确；在引 力场中时间进程变慢，而且引力越强， 时间进程越慢，因此我们能观察到引力 红移现象，B 正确；由光速不变原理知， C 错误。
2019_2020学年高中物理第十五章第3节狭义相对论的其他结论第4节广义相对论简介课件新人教版选修3_4
(多选)关于 E＝mc2，下列说法中正确的是
() A．质量为 m 的物体，就贮存有 mc2 的能量 B．质量为 m 的物体，对应着 mc2 的动能 C．如果物体质量减少 Δm，就将该质量转化为 mc2 的能量 D．如果物体质量减少 Δm，就将产生 Δmc2 的能量 解析：选 AD.一个质量为 m 的物体，一定具有 mc2 的能量， 选项 A、D 正确．
[答案] 2.69×10－30 kg 0.94c
1－mm202≈0.94c.
质能方程的三点注意 (1)质能方程没有“质能转化”的含义，质能方程只反映质量 和能量在量值上的关系，二者不能相互转化．对一个封闭系 统而言，质量是守恒的，能量也是守恒的． (2)在物质反应和转化过程中，物质的存在形式发生变化，能 量的形式也发生变化，但质量并没有转化为能量．质量和能 量都表示物质的性质，质量描述惯性和引力性，能量描述系 统的状态． (3)当物体速度很大时，计算动能不能用 Ek＝12mv2，而是用 Ek＝mc2－m0c2.
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 u′＋v
他相对地面的速度 u＝___1_＋__uc_′2v_____，如果车上人的运动方
向与火车的运动方向相反，则他相对于地面的速度 －u′＋v
u＝
___1_＋__－__cu_2 _′v____．
(2)结论：光速 c 是宇宙速度的__极__限__，且相对任何参考系， 光速都是_不__变___的．
想一想 爱因斯坦提出狭义相对论后，为什么还要提出广 义相对论？ 提示：爱因斯坦提出狭义相对论后，遇到了狭义相对论无法解 决的两个问题：万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架；惯 性参考系在狭义相对论中具有特殊的地位．为了解决这两个问 题，爱因斯坦又向前迈进了一大步，提出了广义相对论．
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静止时的能量
m
m0
1
v
2
c
Emc2
Ek
1 2
m0v2
在v ＜ ＜ c时的一种近似
这就是动能表达式．
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7
具体推导过程如下：
Ek EE0 Emc2
E0 m0c2
v 1 c
Ek
m0c2
1
v
2
m0c2
c
1v2
11
v2
c
2c
Ek
m0c2
m0c2 1 1
1 2
m0c2
v 2
v c
2
2c
1 2
m0v 2
精选课件ppt
8
Ek
1 2
m0v2
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．
课本P116 思考与讨论
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9
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1988年，中 国第一座高能粒 子加速器——北 京正负电子对撞
5
机首次对撞成功
三、质能方程
物体的能量和质量之间 存在密切的联系，他们的关 系是：
Emc2
这就是著名的爱因斯坦质能方程
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6
质能方程表达了物体的质量和它所具有的 能量之间的关系.
E k EE 0
物体的动能
运动时的能量
3
二、相对论质量
物体的运动速度不能无限增加，那么物 体的质量是否随着速度而变化？
严格的论证表明，物体高速（与光速相
比）运动时的质量与它静止时的质量之间有
下面的关系：
m
m0
1
v
2
c
m为运动质量 ﹥ 精选课件ppt m0为静止质量
4
微观粒子的速度很高，它的质量明显 的大于静止质量．在研究制造回旋加速器 时必须考虑相对论效应的影响．
15.3 狭义相对论的其他结论
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1
一、相对论的速度变换公式
v
u
车对地的速度为v，人对车的速度为u/
地面上的人看到车上 u
人相对地面的速度为：
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u v
1
u v c2
2
u
Hale Waihona Puke u v1u v c2
如果车上人运动方向与火车运动方向相 反，则u’取负值
课本P115思考与讨论
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