【優(yōu)化方案】高中物理 第15章 第四節(jié) 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介課件 新人教版選修34.ppt

第三節(jié)狹義相對(duì)論的其他結(jié)論第四節(jié)廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介 課前自主學(xué)案 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 課標(biāo)定位 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第四節(jié)廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道相對(duì)論速度變換公式 相對(duì)論質(zhì)量和質(zhì)能方程 2 了解廣義相對(duì)論的基本原理 3 初步了解廣義相對(duì)論的幾個(gè)主要觀點(diǎn)以及主要觀測(cè)證據(jù) 重點(diǎn)難點(diǎn) 狹義相對(duì)論的幾個(gè)其他結(jié)論和質(zhì)能關(guān)系 課前自主學(xué)案 一 狹義相對(duì)論的其他結(jié)論1 相對(duì)論速度變換公式 1 速度變換公式 設(shè)在高速的火車(chē)上 火車(chē)對(duì)地面的速度為v 車(chē)上的人以速度u 沿火車(chē)前進(jìn)的方向相對(duì)火車(chē)運(yùn)動(dòng) 那么他相對(duì)地面的速度u 如果車(chē)上人的運(yùn)動(dòng)與火車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向相反 則他相對(duì)于地面的速度u 2 結(jié)論 光速c是宇宙速度的 且相對(duì)任何參考系 光速都是 的 極限 不變 2 相對(duì)論質(zhì)量 1 經(jīng)典力學(xué) 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 足夠長(zhǎng)時(shí)間后物體可以達(dá)到 的速度 2 相對(duì)論 物體的質(zhì)量隨物體速度增大而 物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量m與靜止時(shí)的質(zhì)量m0之間的關(guān)系是 m 不變 一定 任意 增大 因?yàn)榭傆衯 c 可知運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量m總 它靜止時(shí)的質(zhì)量m0 3 質(zhì)能方程物體質(zhì)量m與其蘊(yùn)含的能量e之間的關(guān)系是 大于 e mc2 二 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介1 廣義相對(duì)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(gè) 的引力場(chǎng)與一個(gè) 的參考系等價(jià) 3 廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論 1 物質(zhì)的 使光線彎曲 2 引力場(chǎng)的存在使空間不同位置的 出現(xiàn)差別 引力場(chǎng)越強(qiáng) 時(shí)間 相同 均勻 做勻加速運(yùn)動(dòng) 引力 時(shí)間進(jìn)程 越慢 核心要點(diǎn)突破 例如 回旋加速器中被加速的粒子的質(zhì)量會(huì)隨粒子的加速明顯增加 導(dǎo)致粒子圓周運(yùn)動(dòng)的周期變大 它的運(yùn)動(dòng)與加在d形盒上的交變電壓不再同步 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 對(duì)質(zhì)能方程的理解質(zhì)能方程表達(dá)了物體的質(zhì)量和它所具有的能量的關(guān)系 一定的質(zhì)量總是和一定的能量相對(duì)應(yīng) 具體從以下幾個(gè)方面理解 1 靜止物體的能量為e0 m0c2 這種能量叫做物體的靜質(zhì)能 每個(gè)有靜質(zhì)量的物體都具有靜質(zhì)能 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 1905年 愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了 相對(duì)論 提出了著名的質(zhì)能方程 下面涉及對(duì)質(zhì)能方程理解的幾種說(shuō)法中正確的是 a 若物體能量增大 則它的質(zhì)量增大b 若物體能量增大 則它的質(zhì)量減小c 若核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量減小 則需吸收能量d 若核反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量增大 則會(huì)放出能量 解析 選a 由e mc2 若e增大 則m增大 若e減小 則m減小 故a正確 b錯(cuò) 若m減小 則e減小 若m增大 則e增大 故c d錯(cuò) 三 廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論1 光線在引力場(chǎng)中偏轉(zhuǎn) 根據(jù)廣義相對(duì)論 物質(zhì)的引力會(huì)使光線彎曲 引力場(chǎng)越強(qiáng) 彎曲越厲害 通常物體的引力場(chǎng)都太弱 但太陽(yáng)引力場(chǎng)卻能引起光線比較明顯的彎曲 2 引力紅移 按照廣義相對(duì)論 引力場(chǎng)的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別 例如 在強(qiáng)引力的星球附近 時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢 因此光振動(dòng)會(huì)變慢 相應(yīng)的光的波長(zhǎng)變長(zhǎng) 頻率變小 光譜線會(huì)發(fā)生向紅光一端移動(dòng)的現(xiàn)象 光譜線的這種移動(dòng)是在引力作用下發(fā)生的 所以叫 引力紅移 3 水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng) 天文觀測(cè)顯示 行星的軌道并不是嚴(yán)格閉合的 它們的近日點(diǎn) 或遠(yuǎn)日點(diǎn) 有進(jìn)動(dòng) 行星繞太陽(yáng)一周后 橢圓軌道的長(zhǎng)軸也隨之有一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) 叫做 進(jìn)動(dòng) 這個(gè)效應(yīng)以離太陽(yáng)最近的水星最為顯著 這與牛頓力學(xué)理論的計(jì)算結(jié)果有較大的偏差 而愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果十分接近 廣義相對(duì)論所作出的以上預(yù)言全部被實(shí)驗(yàn)觀測(cè)所證實(shí) 還有其他一些事實(shí)也支持廣義相對(duì)論 目前 廣義相對(duì)論已經(jīng)在宇宙結(jié)構(gòu) 宇宙演化等方面發(fā)揮主要作用 課堂互動(dòng)講練 答案 見(jiàn)精講精析 變式訓(xùn)練1一觀察者測(cè)出電子質(zhì)量為2m0 求電子速率是多少 m0為電子靜止時(shí)的質(zhì)量 答案 0 866c 電子靜止時(shí)質(zhì)量為9 1 10 31kg 被加速器加速后 其能量為1 28 109ev 問(wèn)加速后電子的質(zhì)量是多少 是靜止質(zhì)量的多少倍 思路點(diǎn)撥 電子被加速后的能量是電子的總能量 而不只是電子具有動(dòng)能 滿足公式e mc2 答案 2 28 10 27kg2505倍 方法總結(jié) 明確物體質(zhì)能表達(dá)式e mc2的含義是解題的關(guān)鍵 如果物體靜止 則e0 m0c2 如果此時(shí)物體還具有動(dòng)能ek 則此時(shí)物體的能量為e e0 ek mc2 其中m為物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量 變式訓(xùn)練2已知電子的靜止能量為0 511mev 若電子的動(dòng)能為0 25mev 則它所增加的質(zhì)量 m與靜止質(zhì)量m0的比值近似為 a 0 1b 0 2c 0 5d 0 9 在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候 通過(guò)儀器可以觀察到太陽(yáng)后面的恒星 這說(shuō)明星體發(fā)出的光 a 經(jīng)太陽(yáng)時(shí)發(fā)生了衍射b 可以穿透太陽(yáng)及其他障礙物c 在太陽(yáng)引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲d 經(jīng)過(guò)太陽(yáng)外的大氣層時(shí)發(fā)生了折射 思路點(diǎn)撥 依據(jù)廣義相對(duì)論中的引力場(chǎng)中的光線彎曲考慮 精講精析 根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論可知 光線在太陽(yáng)引力場(chǎng)作用下發(fā)生了彎曲 所以可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候 如日全食時(shí) 通過(guò)儀器觀察到太陽(yáng)后面的恒星 故c正確 a b d均錯(cuò) 答案 c 變式訓(xùn)練3以下說(shuō)法中 錯(cuò)誤的是 a 矮