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)
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：
一、相对论的速度变换公式
注意：
1、车运动方向v和车上人运动方向u’在同一直线上
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
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为运动质量 ﹥ m0为静止质量
二、相对论质量
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．
??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
物体的能量和质量之间存在密切的联系，他们的关系是：
这就是著名的爱因斯坦质能方程
三、质能方程
15.4《广义相对论简介》
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


3、动钟变慢


4、速度变换公式
5、相对论质量



6、质能方程
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；
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。
逻辑形式逐渐简约
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。
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。
三、广义相对论的几个结论
1、光线经过强引力场发生弯曲
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）
飞船外观察者看到这束光是直线传播的（水平向右）
??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．
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．
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．
2、引力红移
狭义、广义相对论比较
狭义相对论
广义相对论
不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的
任何参考系（包括非惯性系）中物理规律都是相同的
真空中的光速在不同惯性参考系中都是相等的
一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价
更进一步
等效原理
光速恒定
爱因斯坦相对性原理
广义相对性原理
对于时空观的认识
物质本身的存在决定时空的性质
时空性质和物质的运动有关
狭义相对论
广义相对论
惯性系平权
所有参考系平权
时空观
光速恒定
等效原理