自主学习基础知识3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介学习目标1.能记住相对论速度变换公式，相对论质量和质能方程(重点)2.初步了解广义相对论的基本原理3.知道广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据(难点)合作探究重难疑点课时作业1相对论速度变换公式：这一公式仅适用于u与v在一直线上的情况，当u与v相反时，u取负值2相对论质量：(1)按照牛顿力学，物体的质量是_的，因此一定的力作用在物体上，产生的加速度也是一定的，这样，经过足够长的时间以后物体就可以达到任意大的速度(2)相对论的速度叠加公式表明，物体的运动速度不能无限增加，严格的论证证实了这一点，实际上，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系不变3质能方程：相对论另一个重要结论就是大家都很熟悉的爱因斯坦质能方程_，式中m是物体的质量，E是它具有的能量Emc2物体质量是否会随着物体的速度增大而增大？运动质量和静止质量谁更大一些？质量与能量有怎样的联系？1只有运动物体才具有能量，静止物体没有能量( )2一定的质量总是和一定的能量相对应( )3Emc2中能量E其实就是物体的内能( )1狭义相对论无法解决的问题(1)_理论无法纳入狭义相对论框架(2) _参考系在狭义相对论中具有特殊的地位2广义相对论的基本原理(1)广义相对性原理：在_中物理规律都是相同的万有引力惯性任何参考系(2)等效原理：一个均匀的引力场与一个做_的参考系等价3广义相对论的几个结论(1)光线在_中偏转(2)引 力 场 的 存 在 使 得 空 间 不 同 位 置 的_出现偏差(引力红移)匀加速运动引力场时间进程小河中流水的速度是3 m/s，小船顺流而下，由于划船，它相对于水的速度是1 m/s，那么船相对于河岸的速度是多少？假设水流的速度是0.7c(c为真空中的光速)，而小船相对于水的划行速度是0.3c，还能这样求船相对于河岸的速度吗？【提示】如果物体的速度远小于真空中的光速，可以直接用uuv，求对地速度u.其中v为参考系相对于地的速度，u为物体相对参考系的速度，u为物体对地速度但当速度接近真空中的光速时就要考虑相对论速度变换公式1万有引力定律适用于狭义相对论( )2广义相对论提出在任何参考系中物理规律都是相同的( )3广义相对论提出光线会在引力场中沿直线传播( )学生分组探究一质能方程的理解和应用第1步探究分层设问，破解疑难1当高速运动时物体的质量怎样变化？【提示】物体的质量会增大2一定量的质量与能量相对应，那么质量变化时其能量一定变化吗？【提示】一定变化由质能方程Emc2可知，质量变化时，一定对应能量的变化2如果质量发生了变化，其能量也相应发生变化Emc2，这个方程常应用在核能的开发和利用上如果系统的质量亏损为m，就意味着有E的能量释放第3步例证典例印证，思维深化电子的静止质量m09.111031kg.(1)试用焦和电子伏为单位来表示电子的静质能(2)静止电子经过106 V电压加速后，其质量和速率各是多少？第4步巧练精选习题，落实强化1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m与静止质量m0的比值近似为()A0.1B0.2C0.5 D0.92星际火箭以0.8c的速率飞行，其运动质量为静止质量的多少倍？学生分组探究二广义相对论的几个结论第1步探究分层设问，破解疑难1爱因斯坦提出狭义相对论后，为什么还要提出广义相对论？【提示】爱因斯坦提出狭义相对论后，遇到了狭义相对论无法解决的两个问题：万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架；惯性参考系在狭义相对论中具有特殊的地位为了解决这两个问题，爱因斯坦又向前迈进了一大步，提出了广义相对论2地球表面有引力，为什么说在地球表面均匀介质中光沿直线传播？【提示】地球表面的引力场很弱，对光的传播方向影响很小，所以认为光沿直线传播第2步结论自我总结，素能培养1光线在引力场中弯曲：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广义相对论所作出的以上预言全部被实验观测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了主要作用第3步例证典例印证，思维深化在适当的时候，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解题【解析】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广义相对论效应(1)光线在引力场中弯曲以及引力红移现象都是在引力场很强的情况下产生的效应(2)光在同一种均匀介质中沿直线传播的现象在我们的日常生活中仍然成立 第4步巧练精选习题，落实强化1(多选)下列说法中正确的是()A物体的引力使光线弯曲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【解析】根据广义相对论的几个结论可知，选项A、C、D正确，B错误【答案】ACD2如图1532所示，在一个高速转动的巨大转盘上，放着A、B、C三个时钟，下列说法正确的是()图1532AA时钟走时最慢，B时钟走时最快BA时钟走时最慢，C时钟走时最快CC时钟走时最慢，A时钟走时最快DB时钟走时最慢，A时钟走时最快【解析】根据广义相对论的等效原理可知，加速参考系中出现的惯性力等效于引力，在引力场中，时钟变慢，引力场越强，时钟变慢越甚，转盘上的观察者认为，圆盘是静止的，在圆盘上存在着一个引力(非惯性力，与向心力大小相等、方向相反)，方向指向边缘，越靠近边缘，引力越强，钟走时越慢，所以C选项正确 【答案】C