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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一、狹義相對(duì)論的其他結(jié)論 1.相對(duì)論質(zhì)量 (1)經(jīng)典力學(xué):物體的質(zhì)量是不變的。 (2)相對(duì)論:物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大, 2.質(zhì)能方程 一定的質(zhì)量與一定的能量相對(duì)應(yīng),兩者存在簡(jiǎn)單的正比關(guān)系,即E=mc2,式中m是物體的質(zhì)量,E是它具有的能量。,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,3.相對(duì)論速度合成定理 (1)公式:如圖,火車(chē)行駛速度為v,人相對(duì)火車(chē)的速度是u(v和u同向),那么人相對(duì)地面的速度為 (2)說(shuō)明:若如圖車(chē)上人的運(yùn)動(dòng)方向與火車(chē)運(yùn)動(dòng)方向相反,式中u取負(fù)值,若兩者運(yùn)動(dòng)方向垂直或成其他角度,上式不適用。,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,如圖所示,小河中流水的速度是3 m/s,小船順流而下,由于劃船,它相對(duì)于水的速度是1 m/s,那么船相對(duì)于河岸的速度是多少?假設(shè)水流的速度是0.7c(c為真空中的光速),而小船相對(duì)于水的劃行速度是0.3c,還能這樣求船相對(duì)于河岸的速度嗎? 提示 如果物體的速度遠(yuǎn)小于真空中的光速,可以直接用u=u+v,求對(duì)地速度u。其中 v為參考系相對(duì)于地的速度,u為物體相對(duì)參考系的速度,u為物體對(duì)地速度。但當(dāng)速度接近真空中的光速時(shí)就要考慮相對(duì)論速度合成公式。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,二、廣義相對(duì)論 1.廣義相對(duì)論的基本原理 (1)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)。 (2)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。 2.廣義相對(duì)論的幾個(gè)結(jié)論及相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 (1)光線在引力場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)。 (2)引力紅移:引力場(chǎng)的存在使空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差別,而使矮星表面原子發(fā)光頻率偏低。 (3)水星軌道近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)。,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,三、宇宙學(xué)簡(jiǎn)介 1.1929年,美國(guó)天文學(xué)家哈勃通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)一些星系在彼此退行和遠(yuǎn)離,這說(shuō)明宇宙正在膨脹。 2.20世紀(jì)40年代,美籍蘇聯(lián)科學(xué)家伽莫夫提出了宇宙大爆炸學(xué)說(shuō)。 3.目前,科學(xué)家們已經(jīng)計(jì)算出了宇宙的大小和年齡分別是1.01026 m半徑2.01026 m、1.01010 年年齡2.51010 年。 4.一般說(shuō)來(lái),太陽(yáng)系和銀河系大約起源于宇宙開(kāi)始后的50億年,而地球則產(chǎn)生于47億年前。,,,,,,,,,,,,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一、狹義相對(duì)論的其他結(jié)論 1.由相對(duì)論速度合成公式 可忽略不計(jì),相對(duì)論的速度合成公式可近似變?yōu)閡=u+v,這和我們?cè)诮?jīng)典力學(xué)中的相對(duì)速度變換是一樣的。 2.由公式可知光速是物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的極限,只能無(wú)限趨近,永遠(yuǎn)不能達(dá)到和超過(guò)。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,3.對(duì)于質(zhì)速關(guān)系 (1)這個(gè)關(guān)系式表明:物體的質(zhì)量會(huì)隨物體速度的增大而增大。 (2)u?c時(shí), ,此時(shí)有m=m0,也就是說(shuō):低速運(yùn)動(dòng)的物體,可認(rèn)為其質(zhì)量與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。 (3)微觀粒子的速度很高,因此粒子運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量明顯大于靜質(zhì)量。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,根據(jù)相對(duì)論速度公式,如果u和v都很大,例如u=0.6c,v=0.6c,它們的合速度會(huì)不會(huì)超過(guò)光速?如果u和v更大些呢?,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 一個(gè)電子被電壓為106 V的電場(chǎng)加速后,其質(zhì)量為多少?速率為多少? (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150083) 解析:電子被加速后的動(dòng)能為 Ek=eU=1.610-19106 J=1.610-13 J 又Ek=mc2-m0c2 答案:2.6910-30 kg 0.94c,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一觀察者測(cè)出電子質(zhì)量為2m0,其中m0為電子的靜止質(zhì)量,求電子速度為多少? (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150084) 答案:0.866c 解析:將m=2m0代入質(zhì)量公式,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,二、廣義相對(duì)論 1.在任何參考系中的物理規(guī)律都是相同的。這意味著慣性系中的運(yùn)動(dòng)定律,在非慣性系中都是相同的,但要滿(mǎn)足相對(duì)性原理。 2.一個(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)。這意味著,一個(gè)非慣性系可以看成一個(gè)慣性系,只不過(guò)它的后面有一個(gè)均勻的引力場(chǎng)。因?yàn)閼T性和引力在非慣性系中是分不清的。這是相對(duì)論的等效原理。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,怎樣理解等效原理? 答案:我們可以從引力場(chǎng)和勻加速參考系產(chǎn)生的效果上來(lái)考慮等效原理,引力場(chǎng)的作用是使物體加速向下運(yùn)動(dòng),如果參考系是加速向上運(yùn)動(dòng)的,我們將會(huì)觀察到靜止的物體也“向下”運(yùn)動(dòng),它們兩者產(chǎn)生的效果是一樣的,所以稱(chēng)為等效原理。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 假如宇宙飛船是全封閉的,航天員與外界沒(méi)有任何聯(lián)系。但是航天員觀察到,飛船內(nèi)沒(méi)有支撐的物體都以某一加速度落向艙底。請(qǐng)分析這些物體運(yùn)動(dòng)的原因及由此得到的結(jié)論。 (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150085) 解答飛船內(nèi)沒(méi)有支撐的物體都以某一加速度落向艙底的原因可能是飛船正在向遠(yuǎn)離任何天體的空間加速飛行,也可能是由于飛船處于某個(gè)星球的引力場(chǎng)中。實(shí)際上飛船內(nèi)部的任何物理過(guò)程都不能告訴我們飛船到底是加速運(yùn)動(dòng)還是停泊在一個(gè)行星的表面。 這個(gè)事實(shí)使我們想到: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)。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)下列說(shuō)法中正確的是( ) A.物質(zhì)的引力使光線彎曲 B.光線彎曲的原因是介質(zhì)不均勻而非引力作用 C.在強(qiáng)引力的星球附近,時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢 D.廣義相對(duì)論可以解釋引力紅移現(xiàn)象 答案:ACD 解析:從廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)可以得出:物質(zhì)的引力使光線彎曲;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,如在矮星表面的引力很強(qiáng),那里的時(shí)間進(jìn)程變慢,從而導(dǎo)致引力紅移,所以正確的選項(xiàng)為A、C、D。,