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《狭义相对论的其他结论、广义相对论简介》人教版高三物理选修3-4PPT课件

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《狭义相对论的其他结论、广义相对论简介》人教版高三物理选修3-4PPT课件文字介绍:www.bangongziyuan.com人教版高中物理选修3-4讲解人：XXX时间：2020.5.25MENTALHEALTHCOUNSELINGPPT第三节狭义相对论的其他结论第四节广义相对论简介第十五章相对论简介1.狭义相对论的两个基本假设是什么？⑴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⑵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。复习导入2.时间间隔的相对性指什么？201cvtt201cvll3.长度的相对性指什么？复习导入201cvtt201cvll狭义相对论的三个重要结论…相对论的速度变换公式相对论质量质能方程复习导入2cvuvuu11.公式：2.各物理量的意义：v：火车(惯性系1)相对地面(惯性系2)的速度。u′：物体相对火车(惯性系1)的速度。u：物体相对地面(惯性系2)的速度。一、相对论的速度变换公式2cvuvuu1【思考】：将速度变换公式，用u表示u′的式子是怎样的？此时各量的意义：v：火车(惯性系1)相对地面(惯性系2)的速度。u′：物体相对火车(惯性系1)的速度。u：物体相对地面(惯性系2)的速度。2cuv1vuu一、相对论的速度变换公式2cuv1vuu【思考与讨论】：1.如果u′和v都很大，例如u′=0.6c，v=0.6c，它们的合速度为多大？例如u′=0.9c，v=0.9c，它们的合速度为多大？u=0.882cu=0.994c2.如果u′=c，即在运动参考系中观察光的速度是c，求另一个参考系中光的速度u。结果说明什么？u=c，说明光在不同参考系中的速度都相同，即为c。一、相对论的速度变换公式【例1】.地球上一观察者，看见一飞船A以速度2.5×l08m／s从他身边飞过，另一飞船B以速度2.0×l08m／s跟随A飞行。求：⑴A上的乘客看到B的相对速度；⑵B上的乘客看到A的相对速度。中国航天A中国航天B一、相对论的速度变换公式1u=vvc2uu´=1.125×108m/s2.5×108=2.0×1089.0×1016×2.5×1082.0×1081=u2.0×108m/s=v2.5×108m/s解：⑴飞船A(火车)相对地球的速度为飞船B相对地球的速度为飞船B相对飞船A(火车)的速度为u′,一、相对论的速度变换公式1u=vvc2uu´=1.125×108m/s2.0×108=2.5×1089.0×1016×2.0×1082.5×1081=u2.5×108m/s=v2.0×108m/s⑵飞船B(火车)相对地球的速度为飞船A相对地球的速度为飞船A相对飞船B(火车)的速度为u′,一、相对论的速度变换公式201cvmm1.公式：2.各物理量的意义：m0：物体的静止时的质量v：物体运动的速度m：物体以速度v运动时的质量二、质量和速率的关系201cvmm3.质速关系曲线300.10.20.30.40.50.6120.70.80.91.0v/cm(v)/m0二、质量和速率的关系【例2】.如一观察者测出电子质量为2m0，问电子速度为多少？（m0为电子的静止质量）21=v21c20.866vc==23c2m0=v21c2m0解：二、质量和速率的关系这就是著名的质能方程2mcE看书找答案1.公式：2.各物理量的意义：m：物体的质量E：质量为m的物体所具有的全部能量质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量之间的关系。3.意义：三、质能方程2mcE4.物体动能公式：三、质能方程物体的动能运动时的能量静止时的能量在v＜＜c时的一种近似,这就是动能表达式。202cmmcEk0EEEk221mvEk201cvmm202cmmcEk0EEEk221mvEk201cvmm【例3】、两个电子相向运动，每个电子对于实验室的速度都是0.8c，⑴在实验室观测两个电子的总动能是多少？⑵以一个电子为参考系，两个电子的总动能又是多少？解：⑴在实验室中观测电子的质量：在实验室的总动能：201cvmmem35)(2221cmmcEek234cme三、质能方程201cvmmem35)(2221cmmcEek234cme解：⑵以乙电子为“静止”参考系，实验室v=0.8c，甲对实验室u′=0.8c，甲对乙的速度：对乙电子，甲电子的质量：222cmmcEek21cvuvuuc4140201cumm=4.56me以乙电子为参考系，甲电子的动能：=3.56mec2三、质能方程222cmmcEek21cvuvuuc4140201cumm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三、质能方程1、广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的。四、广义相对性原理和等效原理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。四、广义相对性原理和等效原理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。1、物质的引力使光线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）五、广义相对论的几个结论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．五、广义相对论的几个结论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．透镜效应星球的强引力场能使背后传来的光线汇聚，这种现象叫做引力透镜效应．星体星体无法观测黑洞宇宙中很可能存在黑洞，它不辐射电磁波，因此无法直接观测，但是它的巨大质量和极小的体积使其附近产生极强的引力场，引力透镜是探索黑洞的途径之一．五、广义相对论的几个结论2、引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别．对于高速转动的圆盘，除了转动轴的位置外，各点都在做加速运动，越是靠近边缘，加速度越大，方向指向盘心．地面上看到：越是靠近边缘，速度越大．根据狭义相对论，靠近边缘部位的时间进程较慢．圆盘上的人认为：盘上存在引力场，方向由盘心指向边缘，靠近边缘的位置引力势较低，得出：引力势较低的位置，时间进程比较慢．五、广义相对论的几个结论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．3、引力红移五、广义相对论的几个结论狭义、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五、广义相对论的几个结论五、广义相对论的几个结论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www.bangongziyuan.com人教版高中物理选修3-4讲解人：XXX时间：2020.5.25MENTALHEALTHCOUNSELINGPPT感谢各位的聆听第十五章相对论简介

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