（狹義相對(duì)論的其他結(jié)論、廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介）人教版高中物理選修3-4教學(xué)課件

1、 人教版高中物理選修3-4講解人：精品課件 時(shí)間：2020.5.25MENTAL HEALTH COUNSELING 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)介第十五章 相對(duì)論簡(jiǎn)介第一頁，共二十八頁。1.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)是什么？ 狹義相對(duì)性原理： 在不同的慣性參考系，一切物理規(guī)律都是相同的 光速不變?cè)恚?真空中的光速在不同的慣性參考系中是相同的，光速與光源、觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系。復(fù)習(xí)導(dǎo)入第二頁，共二十八頁。2.時(shí)間間隔的相對(duì)性指什么？3.長度的相對(duì)性指什么？復(fù)習(xí)導(dǎo)入第三頁，共二十八頁。狹義相對(duì)論的三個(gè)重要結(jié)論相對(duì)論的速度變換公式相對(duì)論質(zhì)量質(zhì)能方程復(fù)習(xí)導(dǎo)入第四頁，共

2、二十八頁。1.公式：2.各物理量的意義：v：火車(慣性系1)相對(duì)地面(慣性系2)的速度。u：物體相對(duì)火車(慣性系1)的速度。u：物體相對(duì)地面(慣性系2)的速度。一、相對(duì)論的速度變換公式第五頁，共二十八頁?！舅伎肌浚簩⑺俣茸儞Q公式，用u表示u的式子是怎樣的？此時(shí)各量的意義：v：火車(慣性系1)相對(duì)地面(慣性系2)的速度。u：物體相對(duì)火車(慣性系1)的速度。u：物體相對(duì)地面(慣性系2)的速度。一、相對(duì)論的速度變換公式第六頁，共二十八頁。【思考與討論】：1.如果u和v都很大，例如u=0.6c， v =0.6c，它們的合速度為多大？例如u=0.9c， v =0.9c，它們的合速度為多大？u=0.882

3、cu=0.994c2.如果u=c，即在運(yùn)動(dòng)參考系中觀察光的速度是c，求另一個(gè)參考系中光的速度u。結(jié)果說明什么？u=c，說明光在不同參考系中的速度都相同，即為c。一、相對(duì)論的速度變換公式第七頁，共二十八頁?！纠?】.地球上一觀察者，看見一飛船A以速度2.5l08 ms從他身邊飛過，另一飛船B以速度2.0l08ms 跟隨A飛行。求： A上的乘客看到B的相對(duì)速度； B上的乘客看到A的相對(duì)速度。 中國航天A中國航天B一、相對(duì)論的速度變換公式第八頁，共二十八頁。1u=vvc2uu=1.125108 m/s 2.5108=2.01089.010162.51082.01081=u2.0108 m/s =v2

4、.5108 m/s 解：飛船A(火車)相對(duì)地球的速度為飛船B 相對(duì)地球的速度為飛船B 相對(duì)飛船A(火車)的速度為u,一、相對(duì)論的速度變換公式第九頁，共二十八頁。1u=vvc2uu=1.125108 m/s 2.0108=2.51089.010162.01082.51081=u2.5108 m/s =v2.0108 m/s 飛船B(火車)相對(duì)地球的速度為飛船A 相對(duì)地球的速度為飛船A相對(duì)飛船B(火車)的速度為u,一、相對(duì)論的速度變換公式第十頁，共二十八頁。1.公式：2.各物理量的意義：m0：物體的靜止時(shí)的質(zhì)量v：物體運(yùn)動(dòng)的速度m：物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量二、質(zhì)量和速率的關(guān)系第十一頁，共二十八頁。

5、3.質(zhì)速關(guān)系曲線300.10.20.30.40.50.6120.70.80.91.0v/cm(v)/m0二、質(zhì)量和速率的關(guān)系第十二頁，共二十八頁。【例2】.如一觀察者測(cè)出電子質(zhì)量為2m0，問電子速度為多少？（m0為電子的靜止質(zhì)量） 21=v21c20.866vc=23c2m0=v21c2m0解：二、質(zhì)量和速率的關(guān)系第十三頁，共二十八頁。這就是著名的質(zhì)能方程看書找答案1.公式：2.各物理量的意義：m：物體的質(zhì)量E：質(zhì)量為m的物體所具有的全部能量質(zhì)能方程表達(dá)了物體的質(zhì)量和它所具有的能量之間的關(guān)系。3.意義：三、質(zhì)能方程第十四頁，共二十八頁。4.物體動(dòng)能公式：三、質(zhì)能方程物體的動(dòng)能運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量靜止時(shí)

6、的能量在v c 時(shí)的一種近似,這就是動(dòng)能表達(dá)式。第十五頁，共二十八頁?！纠?】、兩個(gè)電子相向運(yùn)動(dòng)，每個(gè)電子對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的速度都是0.8c，在實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)兩個(gè)電子的總動(dòng)能是多少？以一個(gè)電子為參考系，兩個(gè)電子的總動(dòng)能又是多少？ 解：在實(shí)驗(yàn)室中觀測(cè)電子的質(zhì)量：在實(shí)驗(yàn)室的總動(dòng)能：三、質(zhì)能方程第十六頁，共二十八頁。解：以乙電子為“靜止”參考系，實(shí)驗(yàn)室v=0.8c，甲對(duì)實(shí)驗(yàn)室u=0.8c，甲對(duì)乙的速度：對(duì)乙電子，甲電子的質(zhì)量：=4.56me以乙電子為參考系，甲電子的動(dòng)能：=3.56mec2三、質(zhì)能方程第十七頁，共二十八頁。超越狹義相對(duì)論的思考 愛因斯坦思考狹義相對(duì)論無法解決的兩個(gè)問題：1、引力問題 萬有引力定

7、律無法納人狹義相對(duì)論的理論框架；2、非慣性系問題， 狹義相對(duì)論只適用于慣性系，為什么慣性系具有這樣的地位？狹義相對(duì)論無法解釋 三、質(zhì)能方程第十八頁，共二十八頁。1、廣義相對(duì)性原理： 在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的。四、廣義相對(duì)性原理和等效原理伽利略相對(duì)性原理 力學(xué)規(guī)律在任何慣性系都是相同的愛因斯坦狹義相對(duì)性原理(1905年) 在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都有是相同的； 愛因斯坦廣義相對(duì)論原理（1916年） 在任何參考系中(包括非慣系）所有的物理規(guī)律都是相同的，稱為廣義相對(duì)性原理。邏輯形式逐漸簡(jiǎn)約第十九頁，共二十八頁。2、等效原理： 一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)。四、

8、廣義相對(duì)性原理和等效原理第二十頁，共二十八頁。 如果飛船做勻加速運(yùn)動(dòng)，在光向右傳播的同時(shí)，飛的速度也在不斷增大，因此船上觀察者記錄下的光的徑跡是一條拋物線。1、物質(zhì)的引力使光線發(fā)生彎曲 如果飛船做勻速直線運(yùn)動(dòng)，船上觀察者記錄下的光的徑跡是一條直線（虛線） 飛船外觀察者看到這束光是直線傳播的（水平向右）五、廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論第二十一頁，共二十八頁。通常物體的引力場(chǎng)都太弱，20世紀(jì)只能觀測(cè)到太陽引力場(chǎng)引起的光線彎曲五、廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論太陽由于太陽引力場(chǎng)的作用，我們有可能觀測(cè)到太陽后面的恒星，最好的觀測(cè)時(shí)間是發(fā)生日全食的時(shí)候1919年5月29日，發(fā)生日全食，英國考察隊(duì)分赴幾內(nèi)亞灣和巴西進(jìn)行觀測(cè)

9、，證實(shí)了愛因斯坦的預(yù)言，這是對(duì)廣義相對(duì)論的最早證實(shí)第二十二頁，共二十八頁。透鏡效應(yīng) 星球的強(qiáng)引力場(chǎng)能使背后傳來的光線匯聚，這種現(xiàn)象叫做引力透鏡效應(yīng)星體星體無法觀測(cè)黑洞宇宙中很可能存在黑洞，它不輻射電磁波，因此無法直接觀測(cè)，但是它的巨大質(zhì)量和極小的體積使其附近產(chǎn)生極強(qiáng)的引力場(chǎng)，引力透鏡是探索黑洞的途徑之一五、廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論第二十三頁，共二十八頁。2、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 對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤，除了轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置外，各點(diǎn)都在做加速運(yùn)動(dòng)，越是靠近邊緣，加速度越大，方向指向盤心 地面上看到：越是靠近邊緣，速度越大根據(jù)狹義相對(duì)論，靠近邊緣部位的時(shí)間進(jìn)程較慢圓盤上的人認(rèn)為：盤上

10、存在引力場(chǎng)，方向由盤心指向邊緣，靠近邊緣的位置引力勢(shì)較低，得出：引力勢(shì)較低的位置，時(shí)間進(jìn)程比較慢五、廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論第二十四頁，共二十八頁。各類星體對(duì)比宇宙中有一類恒星，體積很小，質(zhì)量卻很大，叫做矮星，引力勢(shì)比地球低的多，矮星表面的時(shí)間進(jìn)程比較慢，哪里的發(fā)光的頻率比同種的原子在地球上發(fā)光頻率低，看起來偏紅，這個(gè)現(xiàn)象叫做引力紅移3、引力紅移五、廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論第二十五頁，共二十八頁。狹義、廣義相對(duì)論比較狹義相對(duì)論廣義相對(duì)論不同的慣性參考系中一切物理規(guī)律都是相同的 任何參考系（包括非慣性系）中物理規(guī)律都是相同的真空中的光速在不同慣性參考系中都是相等的 一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系等價(jià)更進(jìn)一步等效原理光速恒定愛因斯坦相對(duì)性原理廣義相對(duì)性原理五、廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論第二十六頁，共二十八頁。五、廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論對(duì)于時(shí)空觀的認(rèn)識(shí)物