（人教版）高中选修3-4物理 15.2《狭义相对论的其他结论广义相对论简介》教案

（人教版）高中选修3-4物理 15.2《狭义相对论的其他结论广义相对论简介》教案内容摘要：

4、示小船放入水中,顺流而下,船相对水的速度是 3 m/s,水速是 4 m/s。 问题:(1)船相对于岸的速度是多少?(2)是否需要相对论速度变换公式进行计算?(3)相对论速度变换公式怎样表达?解答:(1)根据速度合成法则,船速和水速方向相同,所以船相对于岸的速度等于船速加水速,等于 7 m/s。 (2)相对论速度变换公式主要是计算接近光速的情况,该情况不需要利用相对论速度变换公式进行计算。 (3)相对论的速度变换公式为 u=。 +1+2知识链接:有人说相对论认为什么都是相对的,这是对相对论的曲解。 光在真空中的速率就不是相对的。 主题 2:相对论质量情景:图示是某个回旋加速器的示意图,当电子在回旋加速器中 6、目的。 知识链接:在 vc 时,可以认为质量是不变的,但 v 接近光速时, m 的变化一定要考虑。 主题 3:广义相对性原理和等效原理情景:在 1905 年发表狭义相对论之后,爱因斯坦就意识到狭义相对论还有两个问题没有解决,这两个问题是非惯性系的问题和引力的问题。 问题:为了解决这两个问题,爱因斯坦是怎样把这两个问题纳入相对论的轨道之中的?解决的方法是什么?解答:为了解决这两个问题,爱因斯坦提出两个原理,广义相对性原理和等效原理,广义相对性原理解决了狭义相对论中惯性参考系的问题,等效原理解决了万有引力的问题。 知识链接:1919 年 5 月 29 日,发生日全食期间,科学家成功地观测到了太阳背后恒星发 8、但是当物体速度逐渐增大,速度对质量的影响将会越来越大,从而改变了粒子在磁场中的运行周期。 【答案】A【点评】加速过程中,速度越来越大,接近光速时,质量发生变化,周期也变化。 3.(考查质能方程)正、负电子的静止质量均为 一个正电子和一个负电子相遇时可以发生湮灭现象,即两电子消失而产生一对相同的光子,则每个光子的能量为( )。 最新海量高中、 析】光子能量的来源是电子质量的损失,每个电子由于质量而具有的能量是 E=个电子总共具有的能量是 2答案】A【点评】从相对论的质能关系看,质量大就意味着能量多。 4.(考查相对论速度变换公式)假如兔子相对你的速度是 它看到前面小蝴蝶向前飞的速度又是 么你将看到小蝴蝶 9、的速度是多少呢?【解析】根据相对论速度变换公式 u= ,代入数据得到 u=+1+2从你的角度出发,看到小蝴蝶的速度是 不是 答案】0 评】了解相对论的速度变换公式。 拓展一:c 表示光在真空中的速度)的速度前进,在车上向前发射一个速度为 子弹(相对于车),现在在地面上观察到的这颗子弹。 (1)根据必修 1 和必修 2 中直线运动的公式进行计算,子弹的速度应该是多大?(2)根据相对论速度变换公式进行计算,子弹的速度应该是多大?(3)根据相对论速度变换公式,子弹相对于车的发射速度为 ,其相对地面的速度是否会超过光速?【分析】注意区分经典力学中的速度合成与根据相对论速度变换公式得到的速度的区别。 根据相对 11、。 【解析】设静止时物体质量为 体运动速度为 v,物体运动方向长度为 = =110%,根据尺缩效应公式知001-22011-22l=l ,故 = =1- =1- =。 1-22 - 1-22 1011111【答案】111【点拨】先根据相对论质量关系求出(1 - )的数值,再根据长度的相对论的22公式求出相对论长度。 拓展三:设我们在没有引力的太空中,我们站在一台加速上升的电梯内(加速度为 g)释放一块石头,看到石头以加速度 g 落向地板,如果站在地球上的静止在地面上的电梯内释放石头,石头由于重力而下落,如果电梯封闭得很好,你站在电梯中,你是否能够分清你是在太空中的电梯里还是在地面上的电梯里?最新海 14、发现,除了作为绝对参照系和电磁场的荷载物外,以太在洛伦兹理论中已经没有实际意义。 于是他想到:以太绝对参照系是必要的吗?电磁场一定要有荷载物吗?爱因斯坦喜欢阅读哲学著作,并从哲学中吸收思想营养,他相信世界的统一性和逻辑的一致性。 相对性原理已经在力学中被广泛证明,但在电动力学中却无法成立,对于物理学这两个理论体系在逻辑上的不一致,爱因斯坦提出了怀疑。 他认为,相对论原理应该普遍成立,因此电磁理论对于各个惯性系应该具有同样的形式,但在这里出现了光速的问题。 光速是不变的量还是可变的量,成为相对性原理是否普遍成立的首要问题。 当时的物理学家一般都相信以太,也就是相信存在着绝对参照系,这是受到牛顿的绝对空间概念的影响。 19 世纪末,马赫在所著的发展中的力学中,批判了牛顿的绝对时空观,这给爱因斯坦留下了深刻的印象。 1905 年 5 月的一天,爱因斯坦与一个朋友贝索讨论这个已探索了十年的问题,贝索按照。