6.3 广义相对论初步 课件 (3)

课件29张PPT。6.3 广义相对论初步课标定位
学习目标：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观点以及主要观测证据．
重点难点：狭义相对论的几个其他结论和质能关系．课前自主学案一、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,
那么他相对地面的速度u＝____________,如果车上人的运动与火车的运动方
向相反，则他相对于地面的速度u＝__________.(2)结论:光速c是宇宙速度的_____,且相对任何参考系,光速都是______的.极限不变2．相对论质量
(1)经典力学:物体的质量是______的,一定的力作用在物体上产生的加速度_____,足够长时间后物体可以达到______的速度.
(2)相对论:物体的质量随物体速度增大而______.
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＝__________,不变一定任意增大因为总有v3．质能方程
物体质量m与其蕴含的能量E之间的关系是:
__________.大于E＝mc2二、广义相对论简介
1．广义相对性原理
在任何参考系中,物理规律都是_______的．
2．等效原理
一个______的引力场与一个______________的参考系等价．
3．广义相对论的几个结论
(1)物质的______使光线弯曲．
(2)引力场的存在使空间不同位置的__________出现差别,引力场越强,时间______.相同均匀做匀加速运动引力时间进程越慢核心要点突破例如:回旋加速器中被加速的粒子的质量会随粒子的加速明显增加.导致粒子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.回旋加速器加速粒子的最大能量因此受到了限制.答案：大于二、对质能方程的理解
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．
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.即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．1905年，爱因斯坦创立了“相对论”,提出了著名的质能方程.下面涉及对质能方程理解的几种说法中正确的是(　　)
A．若物体能量增大,则它的质量增大
B．若物体能量增大,则它的质量减小
C．若核反应过程质量减小,则需吸收能量
D．若核反应过程质量增大,则会放出能量解析：选A.由E＝mc2，若E增大，则m增大；若E减小，则m减小，故A正确、B错．若m减小，则E减小；若m增大，则E增大，故C、D错．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”.3.水星近日点的进动:天文观测显示,行星的轨道并不是严格闭合的,它们的近日点(或远日点)有进动(行星绕太阳一周后,椭圆轨道的长轴也随之有一点转动,叫做“进动”),这个效应以离太阳最近的水星最为显著,这与牛顿力学理论的计算结果有较大的偏差,而爱因斯坦的广义相对论的计算结果与实验观察结果十分接近.
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【答案】　见精讲精析变式训练1　一观察者测出电子质量为2m0,求电子速率是多少？(m0为电子静止时的质量)答案：0.866c 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.【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2　已知电子的静止能量为0.511 MeV,若电子的动能为0.25 MeV,则它所增加的质量Δm与静止质量m0的比值近似为(　　)
A．0.1　　　　　　 B．0.2
C．0.5 D．0.9 在适当的时候,通过仪器可以观察到太阳后面的恒星,这说明星体发出的光(　　)
A．经太阳时发生了衍射
B．可以穿透太阳及其他障碍物
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【思路点拨】　依据广义相对论中的引力场中的光线弯曲考虑．
【精讲精析】　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．
【答案】　C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