人教版高中物理选修相对论简介狭义相对论的其他结论课件
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新课标物理选修第十五章相对论简介全章PPT课件 人教课标版3
一、超越狭义相对论的思考 爱因斯坦思考狭义相对论无法解 决的两个问题： 1、引力问题 万有引力定律无法纳人狭义相对 论的理论框架； 2、非惯性系问题 狭义相对论只适用于惯性系，为 什么惯性系具有这样的地位？狭义 相对论无法解释
二、广义相对性原理和等效原理
1、广义相对性原理： 在任何参考系中，物理规律都是相同的。 伽利略相对性原理 力学规律在任何惯性系都是相同的 爱因斯坦狭义相对性原理(1905年) 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都有 是相同的；
第十五章
相对论简介
第四节 广义相对论简介 （第1课时）
复 习
一、狭义相对论的两点假设： 1、狭义相对性原理 在不同的惯性参考系，一切物理 规律都是相同的 2、光速不变原理 真空中的光速在不同的惯性参考 系中是相同的，光速与光源、观察者 间的相对运动没有关系。
二、由狭义相对论推出的几个结论 1、“同时”的相对性
2、动尺变短
l l0
t
v 1 c
t0
2
3、动钟变慢
v 1 c
2
4、速度变换公式
u v u u v 1 2 c
5、相对论质量 m
m0 v 1 c
2
6、质能方程
Emc
2
阅读思考题
Hale Waihona Puke 1、狭义相对论遇到哪两个无法解决的 问题？ 2、广义相对论的两个基本原理是什么？ 与狭义相对论的两个假设有什么不 同？ 3、根据广义相对论的两个基本原理可 以导出那些重要结论？
1、聪明的人有长的耳朵和短的舌头。 ——弗莱格 2、重复是学习之母。 ——狄慈根 3、当你还不能对自己说今天学到了什么东西时，你就不要去睡觉。 ——利希顿堡 4、人天天都学到一点东西，而往往所学到的是发现昨日学到的是错的。 ——B.V 5、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。 ——洛 克 6、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。 ——阿卜· 日· 法拉兹 7、学习是劳动，是充满思想的劳动。 ——乌申斯基 8、聪明出于勤奋，天才在于积累 －－华罗庚 9、好学而不勤问非真好学者。 10、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。 11、人的大脑和肢体一样，多用则灵，不用则废 －茅以升 12、你想成为幸福的人吗？但愿你首先学会吃得起苦 －－屠格涅夫 13、成功＝艰苦劳动＋正确方法＋少说空话 －－爱因斯坦 14、不经历风雨，怎能见彩虹 －《真心英雄》 15、只有登上山顶，才能看到那边的风光。 16只会幻想而不行动的人，永远也体会不到收获果实时的喜悦。 17、勤奋是你生命的密码，能译出你一部壮丽的史诗。 1 8．成功，往往住在失败的隔壁！ 1 9 生命不是要超越别人，而是要超越自己． 2 0．命运是那些懦弱和认命的人发明的！ ２1．人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！ ２2．世界上大部分的事情，都是觉得不太舒服的人做出来的． ２3．昨天是失效的支票，明天是未兑现的支票，今天才是现金． ２4．一直割舍不下一件事，永远成不了! ２5．扫地，要连心地一起扫！ ２6．不为模糊不清的未来担忧，只为清清楚楚的现在努力． ２7．当你停止尝试时，就是失败的时候． ２8．心灵激情不在，就可能被打败． ２9．凡事不要说＂我不会＂或＂不可能＂，因为你根本还没有去做！ ３0．成功不是靠梦想和希望，而是靠努力和实践． ３1．只有在天空最暗的时候，才可以看到天上的星星． ３2．上帝说：你要什么便取什么，但是要付出相当的代价． ３3．现在站在什么地方不重要，重要的是你往什么方向移动。 ３4．宁可辛苦一阵子，不要苦一辈子． ３5．为成功找方法，不为失败找借口． ３6．不断反思自己的弱点，是让自己获得更好成功的优良习惯。 ３7．垃圾桶哲学：别人不要做的事，我拣来做！ ３8．不一定要做最大的，但要做最好的． ３9．死的方式由上帝决定，活的方式由自己决定！ ４0．成功是动词，不是名词！ 20、不要只会吃奶，要学会吃干粮，尤其是粗茶淡饭。
高中物理-第15章 相对论简介 3-4 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
5.9×106 m/s 可以使用经典动能公
探究一
探究二
变式训练1 导学号一粒子以0.05c的速度相对实验室参考系运动。
此粒子衰变时发射一个电子,电子相对于粒子的速度为0.8c,电子的
运动方向与粒子运动方向相同。求电子相对于实验室参考系的速
度。
解析:已知v=0.05c,u'=0.8c。
由相对论速度变换公式得
探究一
探究二
典例剖析
【例题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)
探究一
探究二
解析:由动能定理:
Ek=eU=1.6×10-19×100 J=1.6×10-17 J
k
2
根据质能方程:ΔE=Δmc 得 Δm= 2 ,
u=
'+
' =
1+ 2
答案:0.817c
0.8+0.05
0.8×0.05 ≈0.817c。
1+
2
探究一
探究二
探究二广义相对论的几个结论
问题导引
地球表面有引力,那么为什么在地球表面均匀介质中光沿直线传播?
探究一
探究二
名师精讲
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,
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:
高中物理第十五章相对论简介第34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
对质能方程的理解
1．相对论质量
相对论中质量和速度的关系为 m＝ 理解这个公式时请注意：
m0 。 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。这个关系式称为相对论质速关系，它
表明物体的质量会随速度的增大而增大。
(2)v ≪c 时，近似地 m＝m0。 (3)微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于光子 质量。例如回旋加速器中被加速的粒子质量会变大，导致做 圆周运动的周期变大后，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。
1．自主思考——判一判
(1)只有运动物体才具有能量，静止物体没有质能。
(×)
(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。
(×)
(4)狭义相对论适用于任何参考系。
(×)
2．合作探究——议一议 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。
2．广义相对性原理和等效原理 (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 。 3．广义相对论的几个结论 (1)光线经过强引力场发生 弯曲 。 (2)引力红移：引力场的存在使得空间不同位置的 时间 进程出现了差别。而使矮星表面原子发光频率 偏低 。
现象，所以选项 B 正确、C 错误。
2018_2019高中物理第十五章相对论简介第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_
• 如果车上人运动方向与车运动方向相同，u′取_________ 正 值，如果 车上人运动方向与车运动方向相反，u′取_________ 负 值。 • (2)结论：光速c是宇宙万物速度的极限，且相对于任何参考系都是 不变 ____的。
相对论质量
• 1．经典力学 不变 的，一定的力作用在物体上，产生的加速度也是 • 物体的质量是_________ 一定 任意大的 _________ 的，足够长的时间以后物体就可以达到______________ 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 m0 m＝ 质量m0的关系式为：___________________ 。 v2 1－ c • 3．质能方程 E＝mc2 • 质能方程：_____________ 。
• 三、质能方程 • 1．爱因斯坦质能方程：E＝mc2。 • 质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量的关系，即 一定的质量总是和一定的能量相对应。 • 2．对于一个以速率v运动的物体，其总能量为动能与静质 能之和，即E＝Ek＋E0，其中静质能E0＝m0c2。 • 爱因斯坦质能方程为开创原子能时代提供了理论基础。当 物体静止时，它本身蕴含着一份很大的能量。如m0＝1kg ，其静止能量E0＝9×1016J。而我们通常所利用的物体的 动能仅仅是mc2和m0c2之差，即Ek＝E－E0
• 『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。
新课标导学
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”.
狭义相对论的其他结论、广义相对论简介课件
三、广义相对论简介
2.宇航员能否根据“小球的加速下落”判断飞船是静止 在一个引力场中，还是正处在一个没有引力场而正加速 上升的过程中？ 答案 不能.
三、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.
一、相对论速度变换公式
1.公式：设高速行驶的火车对地面的速度为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.
u′＋v 1＋u′c2 v
(人相对于车的运动方向与车同向).
-u′＋v u′v(人源自对于车的运动方向与车反向).1- c2
一、相对论速度变换公式
2.对公式的理解
假设高速火车对地面的速度为v，车上的一高速粒子以
二、对质能方程的理解
解析 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B正确，D错误； 静止的物体也具有能量，称为静质能，E0＝m0c2，m0叫 做静质量；E＝mc2中的能量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. 答案 B
二、相对论质量和质能方程
回旋加速器中磁场一次次把粒子拉到狭缝处，狭缝处的 电场一次次加速带电粒子.假如回旋加速器的半径可以 增大到很大，磁感应强度足够大，经回旋加速器加速的 粒子的速度可以达到任意速度甚至超过光速吗？
二、相对论质量和质能方程
答案 不可以很大，不可以超过光速. 因为回旋加速器的理论基础是粒子在磁场中做圆周运动 的周期(T＝ 2)π等m于交变电场的周期；速度较小时粒子
解析 由动能定理，加速后电子增加的动能为： 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：
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 第十五章 相对论简介 第3节 狭义相对论的其他结论 第4节 广义相对论简介 新人教版选修3
• 解题指导：光线在引力场中发生弯曲。
• 解析：根据爱因斯坦的广义相对论可知，光线 场作用下发生了弯曲，所以可以在适当的时候 时)通过仪器观察到太阳后面的恒星，故C正确 均错。
• 〔对点训练2〕 如果你以接近于光速的速度朝 行(如图)，你是否可以根据下述变化发觉自己是 )
• 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
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物理
选修3-4 ·人教版
第十五章
相对论简介 第三节 狭义相对论的其他结论
第四节 广义相对论简介
※ 了解相对论速度变换公式 ※ 了解相对论质量公式 ※ 知道质能方程 ※ 了解广义相对性原理和等效原理 ※ 了解广义相对论的几个结论
1
课前预2Biblioteka 课内探3素养提
4
课堂达
5
课时作
课前预习
狭义相对论的其他结论
• 爱因斯坦质能方程为开创原子能时代提供了理 物体静止时，它本身蕴含着一份很大的能量。 ，其静止能量E0＝9×1016J。而我们通常所利用 动能仅仅是mc2和m0c2之差，即Ek＝E－E0
• 特别提醒：(1)不能把质量和能量混为一谈，不 消失了，只剩下能量在转化，更不能认为质量 相互转变。
• (2)在一切过程中，质量和能量是分别守恒的， 粒子的裂变和聚变过程中，有质量亏损的情况 质能方程的应用，即ΔE＝Δmc2。
车上人运动方向与车运动方向相反，u′取______负___值
• (2)结论：光速c是宇宙万物速度的极限，且相对于任 不__变__的。
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
《狭义相对论》PPT课件
第
十 三
狭义
讲
相对论
运动是相对的，在研究运动相对性问题时，认识到 了参考系的概念。
本章研究的问题:
在两个惯性系中考察同一物理事件
通常： 实验室参考系 定为S系 运动参考系 定为S’系
1.伽利略相对性原理
从“三大守恒定律”到“牛顿运动定 律”，完成了“经典力学”的构建。几 乎可以用来解释所有宏观、低速运动现 象。 正如欧几里德几何建立在几条基本假设 的基础上， “经典力学的大厦”建立在“伽利略时 空观”的假设上。
o
v
vt
P
o' x '
x xx
之t坐时标后刻的质点研在究两参都照是系限下的于应z用这些z ' 基本规
律S解系决具zxy 体zxy问'''v题t 。
S '系
x' x vt y' y z' z
t t'
t't
r＝r vt dr ＝dr v dt dt
u u'v a du dt a' du' dt
界 体
伽利略相对性原理
系
的 对
力学规律对所有惯性系平权——
话
》 力学规律在所有惯性系中有同样的表达形式。
伽经利典略力坐学标规变律换 ：
S S'
建一个立参在照系伽静利止-略---时--空S 观系，上y 的动y力' 学量的
守另v 运一恒动个条-参--照件-系--的沿S’规o系x范，轴。以 实t 施0 方时两法坐：标重合 牛x 顿x'运 0动定律
迈克尔孙-莫雷实验的“零”结果
基本假设：光是波动；光在“以太”中以速度c传播；“以太”
十 三
狭义
讲
相对论
运动是相对的，在研究运动相对性问题时，认识到 了参考系的概念。
本章研究的问题:
在两个惯性系中考察同一物理事件
通常： 实验室参考系 定为S系 运动参考系 定为S’系
1.伽利略相对性原理
从“三大守恒定律”到“牛顿运动定 律”，完成了“经典力学”的构建。几 乎可以用来解释所有宏观、低速运动现 象。 正如欧几里德几何建立在几条基本假设 的基础上， “经典力学的大厦”建立在“伽利略时 空观”的假设上。
o
v
vt
P
o' x '
x xx
之t坐时标后刻的质点研在究两参都照是系限下的于应z用这些z ' 基本规
律S解系决具zxy 体zxy问'''v题t 。
S '系
x' x vt y' y z' z
t t'
t't
r＝r vt dr ＝dr v dt dt
u u'v a du dt a' du' dt
界 体
伽利略相对性原理
系
的 对
力学规律对所有惯性系平权——
话
》 力学规律在所有惯性系中有同样的表达形式。
伽经利典略力坐学标规变律换 ：
S S'
建一个立参在照系伽静利止-略---时--空S 观系，上y 的动y力' 学量的
守另v 运一恒动个条-参--照件-系--的沿S’规o系x范，轴。以 实t 施0 方时两法坐：标重合 牛x 顿x'运 0动定律
迈克尔孙-莫雷实验的“零”结果
基本假设：光是波动；光在“以太”中以速度c传播；“以太”
高中物理 第十五章 相对论简介 本章整合课件 新人教版
(2)电子经典力学的动能 Ek'=12m0v2, 电子相对论动能 Ek=������10-������������������222-m0c2,
所以������k ' =
������k
12×10.992-1≈8.05×10-2。
1-0.992
专题一 专题二 专题三
答案：(1)5.81×10-13 J (2)8.05×10-2
专题一 专题二 专题三
(2)由能量关系得 eU=(m-m0)c2,
解得 m=���������������2���+m0=1.6×(31×01-1098×)2106 kg+9.11×10-31 kg≈2.69×10-30 kg
由 m=
������ 0
1-
������ ������
2,解得 v=c
1-
专题一 专题二 专题三
变式训练2导学号73884160电子的静止质量m0=9.11×10-31 kg。 (1)试分别用焦耳和电子伏为单位来表示电子的静质能; (2)静止电子经过106 V电压加速后,其质量和速率各是多少? 解析：(1)由质能方程得 E0=m0c2=9.11×10-31×(3×108)2 J ≈8.2×10-14 J=81..26××1100--1149 eV≈0.51 MeV。
为4×10-8 s,与π介子一起运动的观察者认为π介子的平均寿命是多 少?
解析：在相对于π介子运动的实验室中测得π介子的平均寿命为 Δt,则相对于π介子静止的观察者测得π介子的平均寿命为
Δτ=Δt
1-
������ ������
2
=4×10-8×
1-
0.8������ ������
2
高中物理 第十五章 相对论简介 章末总结课件 新人教版选修34
解电所子析以相E′电对＝子论经动能典12×力E0k学＝.99的2 动m10能－≈c2Evc8－2′2.05＝×m0121c02m，－02v. 2，
Ek
1－10.992－1
答案 8.05×10－2
三、相对论速度变换公式
相对论速度变换公式：设车对地面的速度为v，人对车 的速度为u′，车上人相对于地面的速度为u，则u＝
公式Δt＝ Δτ
1－vc2
相 对 论 简
狭
义 相 对
几个重 要结论
相对论速度变换公式u＝
u′＋v 1＋u′c2 v
介论
相对论质量关系式m＝
m0 1－vc 2
爱因斯坦质能方程E＝ mc2
广义相对性原理：在任何参考系中，物
两个基 理规律都是相同的
相 对
广 义
本原理 等效原理：一个均匀的引力场与一个做
论相
Δτ ，长度的 1－vc 2
一、时间和空间的相对性
例1 在实验室中测得以速度0.8c运动的π介子的平均寿 命为4×10－8秒，与π介子一起运动的观察者认为π介子 的平均寿命是多少？ 解析 在相对于π介子运动的实验室中测得π介子的平 均寿命为Δt，则相对于π介子静止的观察者测得π介子 的平均寿命为
一、时间和空间的相对性
三、相对论速度变换公式
(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开 航线，以避免与彗星相撞？ 解析 把t0＝t0′＝0时的飞船状态视为一个事件， 把飞船与彗星相撞视为第二个事件.这两个事件都发 生在S′系中的同一地点(即飞船上)，地球上的观察 者测得这两个事件的时间间隔Δt＝5 s，根据时间间
匀加速运动的参考系等价
简对 介论
物体的引力使光线弯曲
几个结论 引力场的存在使得空间不同位置的时间
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
人教版高中物理选修3-4课件 15 狭义相对论的其他结论课件1
第三节 狭义相对论的其他结论
课标解读
明确要求 把握方向 学业有成
1．知道相对论的变换公式、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．
教材知识梳理
感受自主学习 收获成果
1．相对论速度变换公式：u＝1u＋′u＋′c2vv.
2．相对论质量：m＝
2．相对论质量
以速度v高速运动的物体的质量m和静止时的物体质量
m0，有如下关系m＝
1m－0 vc2.
3．质能方程 爱因斯坦质能方程E＝mc2 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；对于一个以速率v运动的 物体，其动能Ek等于运动时的能量E和静止时的能量E0之差， 即Ek＝E－E0＝mc2－m0c2.
知识图解Βιβλιοθήκη 教材拓展提升欲穷千里目 更上一层楼
一、狭义相对论的其他结论 1．相对论速度叠加公式 以高速火车为例，车对地的速度为v，车上的人以u′的 速度沿火车前进的方向相对火车运动，则人对地的速度为u. u＝1u＋′u＋′c2vv，若人相对火车反向运动，u′取负值． 根据此公式，若u′＝c，则u＝c，那么c在任何惯性系中 都是相同的．
1m－0 vc 2.
3．质能方程：E＝mc2.
4．爱因斯坦思考狭义相对论无法解决的两个问题
(1)引力问题；
(2)非惯性系问题．
5．广义相对性原理和等效原理 (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．
6．广义相对论几个结论以及相关实验验证 (1)光线经过强引力场中发生弯曲； (2)引力红移； (3)水星轨道近日点的进动.
课标解读
明确要求 把握方向 学业有成
1．知道相对论的变换公式、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．
教材知识梳理
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1．相对论速度变换公式：u＝1u＋′u＋′c2vv.
2．相对论质量：m＝
2．相对论质量
以速度v高速运动的物体的质量m和静止时的物体质量
m0，有如下关系m＝
1m－0 vc2.
3．质能方程 爱因斯坦质能方程E＝mc2 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；对于一个以速率v运动的 物体，其动能Ek等于运动时的能量E和静止时的能量E0之差， 即Ek＝E－E0＝mc2－m0c2.
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一、狭义相对论的其他结论 1．相对论速度叠加公式 以高速火车为例，车对地的速度为v，车上的人以u′的 速度沿火车前进的方向相对火车运动，则人对地的速度为u. u＝1u＋′u＋′c2vv，若人相对火车反向运动，u′取负值． 根据此公式，若u′＝c，则u＝c，那么c在任何惯性系中 都是相同的．
1m－0 vc 2.
3．质能方程：E＝mc2.
4．爱因斯坦思考狭义相对论无法解决的两个问题
(1)引力问题；
(2)非惯性系问题．
5．广义相对性原理和等效原理 (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．
6．广义相对论几个结论以及相关实验验证 (1)光线经过强引力场中发生弯曲； (2)引力红移； (3)水星轨道近日点的进动.
高中物理人教版选修34课件：第十五章第3、4节 狭义相对论的其他结论 广义相对简介
[审题指导] 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。 (2)如果质量变化可忽略，则仍可使用经典动能公式。
[解析] 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＝ΔcE2 k，
质量的改变量是原来的：
2．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
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
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，
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，
这就是著名的等效原理
解析：由广义相对性原理和等效原理的内容知A、D正确。
答案：AD
3．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 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 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 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 量，则地球的质量将不断增大
[试身手·夯基础] 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
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 B．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 D．他在变大 解析：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A、B、 D错误，选项C正确。 答案：C
解析：根据E＝mc2，当能量变化时，参加核反应的物质 的质量发生变化，故A正确；太阳在发生聚变，释放出 大量能量，质量减小，故B正确，C错误。由于地球向外 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。 答案：ABD
[解析] 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＝ΔcE2 k，
质量的改变量是原来的：
2．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
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
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，
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，
这就是著名的等效原理
解析：由广义相对性原理和等效原理的内容知A、D正确。
答案：AD
3．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 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 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 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 量，则地球的质量将不断增大
[试身手·夯基础] 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
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 B．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 D．他在变大 解析：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A、B、 D错误，选项C正确。 答案：C
解析：根据E＝mc2，当能量变化时，参加核反应的物质 的质量发生变化，故A正确；太阳在发生聚变，释放出 大量能量，质量减小，故B正确，C错误。由于地球向外 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。 答案：ABD
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复习
一、狭义相对论的两点假设：
1、狭义相对性原理
在不同的惯性参考系，一切物理规律都是 相同的
2、光速不变原理
真空中的光速在不同的惯性参考系中是相 同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有 关系。
人教版高中物理选修3-4 第十五章相对论简介第3节狭义相对论的 其他结 论课件 (共19 张PPT)
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2、如果车上人运动方向与火车运动方向相同，u’ 取正值 3、如果车上人运动方向与火车运动方向相反，u’ 取负值
二、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，产生的加速度也是不变的，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m。的关系式为
1988年，中 国第一座高能粒 子加速器——北 京正负电子对撞 机首次对撞成功
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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：
E mc2
这就是著名的爱因斯坦质能方程
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太阳
由于太阳引 力场的作用，我 们有可能观测到 太阳后面的恒星， 最好的观测时间 是发生日全食的 时候．
1919年5月29日，发生日全食，英国考察队分赴几内亚 湾和巴西进行观测，证实了爱因斯坦的预言，这是对广义相对 论的最早证实．
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二、广义相对性原理和等效原理
1、广义相对性原理： 在任何参考系中，物理规律都是相同的。
伽利略相对性原理
力学规律在任何惯性系都是相同的
逻
辑
形
爱因斯坦狭义相对性原理(1905年)
式
逐
在不同的惯性参考系中，一切物理规律都有是相同的； 渐
简
约
爱因斯坦广义相对论原理（1916年） 在任何参考系中(包括非惯系）所有的物理规律都是相 同的，称为广义相对性原理。
2、引力红移
各 类 星 体 对 比
宇宙中有一类恒星，体积很小，质量却很大，叫 做矮星，引力势比地球低的多，矮星表面的时间进程 比较慢，哪里的发光的频率比同种的原子在地球上发 光频率低，看起来偏红，这个现象叫做引力红移．
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三、广义相对论的几个结论
1、光线经过强引力场发生弯曲
飞船外观察者看到这束光是 直线传播的（水平向右）
如果飞船做匀速直线运动，船 上观察者记录下的光的径迹是一条 直线（虚线）
如果飞船做匀加速运动，在光 向右传播的同时，飞的速度也在不 断增大，因此船上观察者记录下的 光的径迹是一条抛物线。
通常物体的引力场都太弱，20世纪只能观测到太阳 引力场引起的光线弯曲．
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15.4《广义相对论简介》
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狭义、广义相对论比较
5、相对论质量 6、质能方程
m
Hale Waihona Puke m01v2
c
E mc2
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一、超越狭义相对论的思考
爱因斯坦思考狭义相对论无法解决的两 个问题：
15.3《狭义相对论的 其他结论》
一、相对论的速度变换公式
• 设车对地的速度为v,人对车的速度为u’，
车上人相对于地面的速度为u
• 1、经典的时空观：u=u’+v
• 2、相对论的速度变换公式为：
u
u v
1
uv c2
一、相对论的速度变换公式
v
u
注意：
1、车运动方向v和车上人运动方向u’在同一直线上
m
m0 1 v 2
c
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 ﹥ m0为静止质量
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．
二、由狭义相对论推出的几个结论
1、“同时”的相对性
2、动尺变短
l l0
1
v
2
c
3、动钟变慢
t
t0 1 v 2
c
4、速度变换公式
u
u v
1
uv c2
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1、引力问题
万有引力定律无法纳人狭义相对论的理 论框架；
2、非惯性系问题，
狭义相对论只适用于惯性系，为什么惯 性系具有这样的地位？狭义相对论无法解 释
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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。
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