最新人教版高中物理选修3-4第十五章《狭义相对论的其他结论 广义相对论简介》课后训练
物理人教版选修3-4 第15章 3.狭义相对论的其他结论4.广义相对论简介 Word版含解析
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.4 单摆一览众山小诱学·导入材料：在生活中我们经常看到挂钟钟摆在摆动时能够准确计时.伽利略发现教堂里的吊灯左右摆动时具有等时性.1641年，惠更斯按照伽利略的构想，发明制造了第一个摆钟.当摆钟走时不准时，只要拧一拧钟摆摆锤下方的螺母，走时就会变得准确.问题：摆钟为什么能够准确计时？当摆钟走时不准时，如何调节？为什么拧一拧钟摆摆锤下方的螺母，走时就会变得准确？导入:摆钟、吊灯等悬挂起来的物体在竖直平面内摆动，都具有固定的周期.周期的长短与物体与悬线、悬点组成的系统有关.拧一拧钟摆摆锤下方的螺母，实际上就是改变系统的周期来调节钟摆的快慢.温故·知新1.怎样判断质点的运动是简谐运动.答：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律；它的振动图象（x-t 图象）是一条正弦曲线；质点所受的力与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动.2.什么是回复力？试举例说明.答：做简谐运动的质点，受到的指向平衡位置的力，其作用总是要把物体拉回到平衡位置，这样的力叫回复力.比如弹簧振子中弹簧的弹力.3.用秒表怎样测量弹簧振子振动的周期？怎样测更准确一些？答：用秒表测量完成n 个全振动所用的时间t ，nt 就是振动的周期.n 的值取大一些可以减小周期的测量误差.。
高中物理 第15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34
重点难点突破
第十六页，共33页。
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。
第十七页，共33页。
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。
第二十二页，共33页。
一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通(pǔtōng)有轨 电车，都被加速到接近光速；在我们的静止参考系中进行测 量，哪辆车的质量将增大？( )
A．摩托车 C．两者都增加 答案：B
B．有轨电车 D．都不增加
第二十三页，共33页。
解析： 在相对论中，普遍存在一种误解，即认为运动物 体的质量总是(zǒnɡ shì)随速度增加而增大；当速度接近光速 时，质量要趋于无穷大。正确的理解是：物体质量增大只是发 生在给它不断输入能量的时候，而不一定是增加速度的时候。 对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入；而摩托 车的能量却是它自己带来的。能量不断从外界输入有轨电车， 但没有能量从外界输给摩托车。能量与质量相对应，所以有轨 电车的质量将随速度增加而增大，而摩托车的质量不会随速度 的增加而增大。
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。
第十八页，共33页。
二、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－vc2
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。
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
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
第十五章 相对论简介
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结论以及主要观测证据．
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
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___．
物体以速度
v
运动时的质量 m0
m
与静止时的质量
m0
之间的关
系是：m＝____1_－__c_v_2__，因为总有 v<c.可知物体运动时的质
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.
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__．
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．( × )
最新人教版高中物理选修3-4教学案：第十五章 第3、4节 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介含答案
第3、4节狭义相对论的其他结论__广义相对论简介一、狭义相对论的其他结论 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 ，车上的人以速度u ′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么人相对地面的速度u 为u ＝u ′＋v1＋u ′v c2(2)结论：光速c 是宇宙速度的极限，且相对任何参考系，光速都是一样的。
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一定的加速度，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 0之间的关系是：m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2，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m 0。
3．质能方程E ＝mc 2。
二、广义相对论简介 1．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.光速是宇宙速度的极限，相对任何参考系光速都是一样的。
2．物体的质量随物体速度的增大而增大，质能方程：E ＝mc 2。
3．广义相对论的基本原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的；一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。
4．广义相对论的结论：光线在引力场中偏转；引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现偏差。
(1)引力问题：万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架。
(2)非惯性系问题：狭义相对论只适用于惯性参考系。
它们是促成广义相对论的前提。
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。
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。
高中物理 15.2 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34
7
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
3.广义相对论的几个结论 (1)物质的引力使光线 弯曲 . (2)引力位移：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 .
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
8
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
10
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
例1 一粒子以0.05c的速率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 衰变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. 由相对论速度叠加公式得
相对火车运动，那么他相对地面的速度u为
u′＋v
u＝ 1＋u′c2 v 如果车上人的运动方向与火车的运动方向相反，则u′取 负 值.
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
4
预课对习堂点导讲练学义习
2.相对论质量 (1)按照牛顿力学，物体的质量是 不变 的.
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
(2)物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
6
预课对习堂点导讲练学义习
理梳巩解理固·深识应化记用·探点反究拨馈
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.
第1讲 相对论的诞生 时间和空间的相对性
最新人教版高中物理选修3-4第十五章《狭义相对论的其他结论广义相对论简介》
3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介1．相对论速度变换公式(1)以高速火车为例，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于火车运动，那么这个人相对地面的速度u ＝u ′＋v 1＋u ′v c 2。
(2)光速是速度的极限，任何物体的机械运动既不能达到更不能超过光速。
【例1】如图所示，地球上一观察者，看见一飞船A 以速度2.5×108 m/s 从他身边飞过，另一飞船B 以速度2.0×108 m/s 跟随A 飞行。
求：(1)A 上的乘客看到B 的相对速度；(2)B 上的乘客看到A 的相对速度。
解析：(1)A 上的乘客看到B 的相对速度，即B 相对运动参考系A 的速度u ′，由题意知A 相对静止参考系(观察者)的速度v ＝v A ＝2.5×108 m/s ，B 相对静止参考系的速度u ＝v B ＝2.0×108 m/s ，由相对论速度变换公式u ＝u ′＋v 1＋u ′v c 2 可得2.0×108 m/s ＝u ′＋2.5×108 m/s 1＋u ′×2.5×108(3.0×108)2， 解上式得u ′＝－1.125×108 m/s ，即A 上的乘客看到B 以1.125×108 m/s 的速度沿飞船A 运动的反方向运动。
(2)根据运动的相对性可知，B 上的乘客看到A 以1.125×108 m/s 的速度沿飞船B 运动的方向运动。
答案：(1)1.125×108 m/s (2)1.125×108 m/s2．相对论质量质量和速度的关系：m ＝m 01－(v c)2，质量公式实际上 是质量和速度的关系，在公式中，若v ＝c 时，则m 可能是无限大，这是不可能的，尤其是宏观物体，设想物体速度逐渐向c 靠拢，m 要逐渐增大，产生加速度的力也要很大，因此，宏观物体的速度是不可能增大到与光速相比的，对于没有静止质量的粒子(如光子)却可以达到光速。
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
新课标导学
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
15-3、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课件
返回菜单
新课标[物理 ·选修3-4]
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．
服/务/教/师
免/费/馈/赠
返回菜单
新课标[物理 ·选修3-4]
(2)相对论质量
①经典力学：物体的质量是 不变
物体上产生一定的 到 加速度
的，一定的力作用在
，足够长时间后物体可以达
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．
返回菜单
服/务/教/师
免/费/馈/赠
新课标[物理 ·选修3-4]
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．
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．
服/务/教/师 免/费/馈/赠
返回菜单
新课标[物理 ·选修3-4]
1．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
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 【审题指导】 曲解题． 依据广义相对论中的引力场中的光线弯
服/务/教/师
免/费/馈/赠
返回菜单
新课标[物理 ·选修3-4]
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
1
100 2 (3 108 )2
m2=
m0 = ≈2.m209m0
1
(0.9 3 108 （3 108）2
)2
0 .1 9
由此可见:一般物体的运动,不考虑其质量的变化,当其速度接近光速时,质量变
化明显。 答案:见解析
【素养训练】
1.在日常生活中,我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化,其
【典例示范】 【典例】某物体静止时的质量为1 kg,假设该物体分别以100 m/s和0.9倍光速运动, 试按照狭义相对论的观点分别计算出物体在两种情况下的质量,此结果说明了什 么?
【解析】在物体的速度为100 m/s和0.9倍光速时,根据
m= m 0 分别算出= m 0 ≈m0
复习课件
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
3 狭义相对论的其他结论 4 广义相对论简介
必备知识·自主学习
一、狭义相对论的其他结论
1.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。
(1)经典的时空观:u=u′+v。
原因是( )
A.运动中的物体,其质量无法称量
B.物体的速度远小于光速,质量变化极小
C.物体的质量太大
D.物体质量并不随速度变化而变化
【解析】选B。根据狭义相对论m= m 0 可知,在宏观物体的运动中,v≪c,所以m
1
v2 c2
变化不大,而不是因质量太大或无法测量。
2.按照爱因斯坦狭义相对论,以速度v运动的物体的相对论质量m(即运动质量)与
关键能力·合作学习
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
高中物理 15.315.4 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34
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：
AD A.船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的 B.船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的 C.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的 D.航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的
第二十九页，共31页。
1234
4.(对质能方程的理解)电子(diànzǐ)静止时质量为9.1×10－31 kg， 一个静止电子(diànzǐ)被电压为106 V的电场加速后，其质量为多 少？速度为多大？
(2)相对论：物体的质量随物体速度的 增加而 增.大
第九页，共31页。
二、相对论质量(zhìliàng)和质能方程
①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＝
m0 .
1－(vc)2
②因为总有v<c，所以(suǒyǐ)运动物体的质量总m 要大于
它静止时的质量m0，但当v≪c时，m≈m0，所以(suǒyǐ)低速运动
解析 由相对论速度变换(biànhuàn)公式可知B正确.
第二十六页，共31页。
1234
2.(对质能方程的理解)关于物体的质量，下列说法正确的是( ) 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(biànhuà)而变化 (biànhuà) 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
高中物理 第十五章 相对论简介 第3节、第4节 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介学案 新人教版选修3-4
第3节 狭义相对论的其他结论 第4节 广义相对论简介1．知道相对论速度变换公式、相对论质量和质能方程。
2．了解广义相对性原理和等效原理。
3．初步了解广义相对论的几个主要结论以及主要观测证据。
一、狭义相对论的其他结论1．相对论速度变换公式：设高速行驶的火车的对地速度为v ，车上的人以速度u ′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么人相对地面的速度 □01u ＝u ′＋v 1＋u ′v c2，若人和车的运动方向相反，式中u ′取□02负值。
2．相对论质量(1)经典力学中物体的质量是□03不变的，一定的力作用在物体上，产生一定的□04加速度，经过足够长的时间后，物体可以达到任意的速度。
(2)相对论中物体的质量随物体速度的增加而□05增大。
物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间的关系是：□06m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2。
3．质能方程：□07E ＝mc 2，式中E 是物体具有的能量，m 是物体的质量。
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□01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□02匀加速运动的参考系等价。
2．广义相对论的几个结论(1)光线弯曲：物体的□03引力使光线弯曲。
(2)引力红移：引力场的存在使得空间不同位置的□04时间进程出现差别，引力越强，时间进程越慢，从而使矮星表面原子发光频率□05偏低，看起来偏红。
判一判(1)物体的质量发生变化时，能量一定发生变化。
( )(2)质量是物体的固有属性，因此在任何情况下都不会发生改变。
( ) (3)只有运动物体才具有能量，静止物体没有能量。
( ) 提示：(1)√ (2)× (3)× 想一想(1)如果物体高速运动，速度的变换公式是什么？提示：设参考系O ′相对参考系O 以速度v 运动，某物体以速度u ′沿着参考系O ′前进的方向运动，则在参考系O 中观测到它的速度u ＝u ′＋v1＋u ′v c2。
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
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
人教版高中物理选修3-4精品课件 第十五章 3 狭义相对论的其他结论 4 广义相对论简介
4
狭义相对论的其他结论
广义相对论简介
-1-
学习目标
1.知道相对论速度变换公式
2.知道相对论质能关系
3.初步了解广义相对论的几
个主要观点及主要观测证
据
4.关注宇宙学研究的新进展
思维导图
课前篇自主预习
读一读·思一思
辨一辨·议一议
一、狭义相对论的其他结论
阅读教材第105、106页,了解狭义相对论的几个其他结论。
)
解析:经典的速度合成公式和相对论速度变换公式是不同的,在
物体运动的速度和光速为一个数量级时,应该按照相对论速度变换
公式求解。
答案:×
课前篇自主预习
读一读·思一思
辨一辨·议一议
2.探究讨论。
如果某一回旋加速器能够把电子的速度增加到0.98c,那么此时电
子的质量是静止时的几倍?
当回旋加速器把粒子加速到一定速度时,粒子在回旋加速器中就
'+
',代入数据得到
1+ 2
u=0.93c。即
从你的角度出发,看到小蝴蝶的速度是 0.93c,而不是 1.3c。
答案:0.93c
不积跬步，无以至
千里；
不积小流，无以成
江海！
)
A.质量的变化引起粒子在磁场中运动周期的变化
B.人为地进行调整,怕速度超过光速
C.由于回旋加速器的D形盒的半径太小,所以粒子要离开磁场了
D.以上猜想都不对
解析:物体的质量在低速情况下和静止质量相差不多,但是当物体
速度逐渐增大,速度对质量的影响将会越来越大,从而改变了粒子
在磁场中的运行周期。
答案:A
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15章第四节广义相对论简介课件新人教选修34.ppt
【自主解答】 由 E＝mc2 可得 m＝cE2＝1.28×130×9×110.86× 2 10－19 kg＝2.28×10－27 kg ∴mm0＝29.2.18××1100－－3217＝2505.
【答案】 2.28×10－27 kg 2505倍
【方法总结】 明确物体质能表达式E＝mc2的 含义是解题的关键.如果物体静止,则E0＝m0c2, 如果此时物体还具有动能Ek,则此时物体的能量 为E＝E0＋Ek＝mc2,其中m为物体运动时的质量 .
变式训练3 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 答案：CD
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放 点此进入课件目录 谢谢使用
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 某人测得一静止棒长为 l,质量为 m,于是求得此 棒线密度为 ρ. (1)假定此棒以速度 v 在棒长方向上运动,此人再测棒 的线密度应为多少？ (2)若棒在垂直长度方向上以速度 v 运动,它的线密度 又是多少？(线密度 ρ＝ml )
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.
变式训练1 一观察者测出电子质量为2m0,求电子 解速析率：是m多＝少2m？0，(m代0为入电质子量静公止式时m＝的质量1m－)0 vc2，
2024高中物理第十五章第34节狭义相对论的其他结论广义相对论简介讲义含解析新人教版选修3_4
狭义相对论的其他结论 广义相对论简介一、狭义相对论的其他结论┄┄┄┄┄┄┄┄① 1．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 。
(1)经典的时空观：u ＝u ′＋v 。
(2)相对论速度变换公式：u ＝u ′＋v1＋u ′v c2。
假如车上人的运动方向与车的运动方向相同，u ′取正值，假如车上人的运动方向与车的运动方向相反，u ′取负值。
假如u ′和v 的方向垂直或成其他随意角度，公式不成立，只适用于两者方向在一条直线上。
2．相对论质量(1)经典力学：物体的质量是不变的，肯定的力作用在物体上，产生的加速度也是肯定的，足够长的时间以后物体就会达到随意的速度。
(2)相对论：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 0的关系式为：m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2。
3．质能方程 质能方程：E ＝mc 2。
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。
[留意] 1．公式m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2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．微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量。
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，回旋加速器粒子的能量因此受了到限制。
①[选一选] [多选]对于公式m ＝m 01－v 2c2，下列说法中正确的是( )A ．式中的m 0是物体以速度v 运动时的质量B ．当物体运动速度v ＞0时，物体的质量m ＞m 0，即物体的质量变更了，故经典力学不适用C．当物体以较小速度运动时，质量变更非常微小，经典力学理论仍旧适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变更才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动的物体D．通常由于物体的运动速度太小，质量的变更引不起我们的察觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变更解析：选CD 公式中m0是静止质量，m是物体以速度v运动时的质量，A错误；由公式可知，只有当v接近光速时，物体的质量变更才明显，一般状况下物体的质量变更非常微小，故经典力学仍旧适用，B错误，C、D正确。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课后训练
1．下列说法中正确的是（）。
A．物质的引力使光线弯曲
B．光线弯曲的原因是介质不均匀而非引力作用
C．在强引力的星球附近，时间进程会变慢
D．广义相对论可以解释引力红移现象
2．在一列相对于地面的速度为v的高速行驶的火车上，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动，根据相对论的速度叠加公式，下列说法正确的是（）。
A．人相对于地面的速度小于人的速度和火车速度之和
B．人相对于地面的速度大于人的速度和火车速度之和
C．只要人和火车的速度足够大，人相对于地面的速度可以超过光速
D．不管人和火车的速度多大，人相对于地面的速度都小于光速
3．通常我们把地球和相对地面静止或匀速运动的物体看成是惯性系，若以下列系统为参考系，则属于非惯性系的有（）。
A．停在地面上的汽车
B．绕地球做匀速圆周运动的飞船
C．在大海上匀速直线航行的轮船
D．进站时减速行驶的火车
4．假设有一对孪生兄弟A和B，其中B乘坐速度为v＝0.9c的火箭飞往大角星（牧夫座a）又飞回地球，据A在地球上的观测大角星离地球有40光年。
这次B往返飞行经历的时间为80.8年（如果B离开地球时，他们的年龄为20岁），试问当B回到地球时，他们的年龄各有多大？
5．一个以2×108 m/s的速度运动的球（半径为a），静止着的人观察球会是什么样的形状？
6．一个电子（m0＝9.1×10－31kg）以0.99c的速率运动。
问：
（1）电子的总能量是多大？
（2）电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？
7．设质子的质量为m0，真空中光速为c，当两个质子都以0.9c的速度相向运动时，实验室中的观察者观察到的两个质子的总动能为多少？
8．一艘宇宙飞船的船身固有长度L0＝90 m，相对于地面以u＝0.8 c的速度在一观测站的上空飞过。
（1）观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？
（2）宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？
9．太阳在不断地辐射能量，因而其质量也不断地减少。
若太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026 J，试计算太阳在一秒内失去的质量。
估算5 000年内总共减少了多少质量，并与太阳的总质量2×1027 t比较之。
答案与解析
1.答案：ACD
2.答案：AD
3.答案：BD
4.答案：A为100.8岁，B为5
5.2岁
解析：A经历的时间t A＝80.8年，A的年龄为T A＝100.8岁。
B经历的时间
35.2B t t =年。
B 的年龄为T B ＝55.2岁 5. 答案：椭球形
解析：
沿运动方向球的两端距离为23L a ==
，垂直运动方向球的两端距离为2a ，即球将变为椭球形。
6. 答案：（1）5.8×10－13 J （2）0.08
解析：（1
）由m =E ＝mc 2得E ＝5.8×10－13 J 。
（2）电子的经典力学动能201(0.99)2k E m c =
，相对论中电子的动能E k ′，则两者之比为0.08'
k k E E =。
7. 答案：2.58m 0c 2
解析：每个质子以0.9c
的速度运动，质量为p m ==，由质能方程
得质子运动的能量为2202.29E m c =≈，质子的静能为E 0＝m 0c 2，质子的动能为
E k ＝E －E 0＝2.29m 0c 2－m 0c 2＝1.29m 0c 2，两个质子的动能总和为2E k ＝2.58m 0c 2。
8. 答案：（1）2.25×10－7 s （2）3.75×10－7 s
解析：（1
）由71 2.2510s L t u -∆===⨯。
（2）
72 3.7510s t -∆==⨯。
9. 答案：104109
⨯kg 3.504×1020 kg 与太阳总质量比十分微小。
解析：质量和能量之间有着紧密的联系，根据相对论的质能关系式E ＝mc 2可知，能量的任何变化必然导致质量的相应变化，即ΔE ＝Δmc 2。
由太阳每秒钟辐射的能量ΔE 可得其每秒内失去的质量为102410kg 9E m c ∆∆=
=⨯ 5 000年内太阳总共减少的质量为：Δm ＝3.504×1020 kg 与总质量的比值为：101.72510M p M
-∆==⨯
可见，这个比值是十分微小的。