高中物理 第十五章 相對論簡介 3 狹義相對論的其他結(jié)論 4 廣義相對論簡介預(yù)習導航 新人教版選修3-41

3 狹義相對論的其他結(jié)論 4 廣義相對論簡介1知道相對論速度疊加規(guī)律。2知道相對論質(zhì)能關(guān)系。3初步了解廣義相對論的幾個主要觀點以及主要觀測證據(jù)。4關(guān)注宇宙學的新進展。狹義相對論告訴我們，物體運動的極限速度都不可能越過真空中的光速。在宏觀低速運動的條件下，伽利略的速度疊加原理簡單有效，但對高速運動的物體及微觀高速粒子，速度的疊加原理與傳統(tǒng)經(jīng)典觀念矛盾，必須要考慮相對論效應(yīng)?？紤]相對論效應(yīng)的情況下速度的疊加是怎樣的呢？提示：相對論效應(yīng)指的是“動尺變短”或“動鐘變慢”等。在高速運動的參考系中，速度的疊加必須考慮這個因素，低速宏觀狀態(tài)下遵守伽利略的速度疊加原理，高速的情況下任何運動的速度不能超過光速。一、狹義相對論的其他結(jié)論1相對論速度變換公式設(shè)車對地的速度為v，人對車的速度為u，車上人相對于地面的速度為u，(1)經(jīng)典的時空觀：uuv。(2)相對論的速度變換公式為：_。如果車上人運動方向與車運動方向相同，u取_值，如果車上人運動方向與車運動方向相反，u取_值。(3)結(jié)論：光速c是宇宙萬物速度的極限，且相對于任何參考系都是不變的。注意：它只適用于沿同一直線運動物體速度的疊加。2相對論質(zhì)量(1)經(jīng)典力學：物體的質(zhì)量是_的，一定的力作用在物體上，產(chǎn)生的加速度也是_的，足夠長的時間以后物體就可以達到_速度。(2)相對論情況下：物體的質(zhì)量隨其速度的增大而增大。物體以速度v運動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m0的關(guān)系式為：_。3質(zhì)能方程質(zhì)能方程：_。質(zhì)能方程表達了物體的質(zhì)量m和它所具有的能量E之間的關(guān)系。思考：有人根據(jù)Emc2得出結(jié)論：質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量、能量可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)量。這種說法對嗎？二、廣義相對論簡介1超越狹義相對論的思考愛因斯坦思考狹義相對論無法解決的兩個問題：(1)引力問題，萬有引力理論無法納入_的框架。(2)非慣性系問題，狹義相對論只適用于_。它們是促成廣義相對論的前提。2廣義相對性原理和等效原理(1)廣義相對性原理：在任何參考系中，物理規(guī)律都是_的。(2)等效原理：一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系_。3廣義相對論的幾個結(jié)論(1)光線經(jīng)過強引力場中發(fā)生_：如1919年5月29日，發(fā)生日全食期間，科學家成功地觀測到了太陽背后恒星發(fā)出的光線經(jīng)過太陽附近發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，并拍得了太陽背后恒星的照片。(2)引力紅移：引力場的存在使得空間不同位置的時間進程出現(xiàn)了差別。例如：矮星表面的引力很強，按照廣義相對論，那里的時間進程_，那里原子發(fā)光的頻率比同種原子在地球上發(fā)光的頻率低，看起來偏紅，這個現(xiàn)象叫做引力紅移。答案：一、1.(2)u正負2(1)不變一定任意的(2)m3Emc2思考提示：這是對相對論的曲解，事實上質(zhì)量決不會變成能量，能量也決不會變成質(zhì)量。一個系統(tǒng)能量減少時，其質(zhì)量也相應(yīng)減少，另一個系統(tǒng)因接受而增加能量時，其質(zhì)量也相應(yīng)增加。一個封閉的系統(tǒng)，能量是守恒的，質(zhì)量也是守恒的。二、1.(1)狹義相對論(2)慣性系2(1)相同(2)等價3(1)彎曲(2)比較慢