优质实用课件推选广义相对论简介ppt课件.ppt
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1、 设计心理学设计心理学执教教师:XXX一、对质能方程的理解1.1.运动物体的动能:E Ek k=E-E=E-E0 0,E Ek k是物体的动能,E=mcE=mc2 2是物体运动时的能量,E E0 0=m=m0 0c c2 2是物体静止时的能量. .在v vc c时,这就是我们过去熟悉的动能表达式,这也能让我们看出,牛顿力学是相对论力学在低速情况下的特例. .推导如下:E Ek k=E-E=E-E0 0=mc=mc2 2-m-m0 0c c2 2,将动态质量 代入上式整理得:2.2.如果质量发生了变化,其能量也相应发生变化E=mcE=mc2 2,这个方程常应用在核能的开发和利用上. .如果系统的
2、质量亏损为mm,就意味着有EE的能量释放. . 物体的动能增加时,物体对应的质量也增大,物体的动能增加时,物体对应的质量也增大,此时可以根据此时可以根据m= m= 求出物体增加的质量求出物体增加的质量. .【典例1 1】(2011(2011青岛高二检测) )一个原来静止的电子,经过100 V100 V的电压加速后它的动能是多少?质量改变了百分之几?速度是多少?此时还能否使用经典的动能公式?(m(m0 0=9.1=9.11010-31-31 kg) kg) 【解题指导解题指导】(1)(1)如果质量发生明显变化,经典动能公式就不成立了如果质量发生明显变化,经典动能公式就不成立了. .(2)(2)如
3、果质量变化可忽略,则仍可使用经典动能公式如果质量变化可忽略,则仍可使用经典动能公式. .【标准解答标准解答】由动能定理:由动能定理:E Ek k=eU=1.6=eU=1.61010-19-19100 J100 J=1.6=1.61010-17-17 J. J.根据质能方程:根据质能方程:E=mcE=mc2 2,得,得m=m=质量的改变量是原来的:质量的改变量是原来的:加速后的速度为加速后的速度为上述计算表明,加速后的电子还属于低速的,可以使用经典上述计算表明,加速后的电子还属于低速的,可以使用经典的动能公式的动能公式. .答案:答案:1.61.61010-17-17 J 0.02% 5.9 J
4、 0.02% 5.910106 6 m/s m/s 可以使用经典可以使用经典动能公式动能公式【规律方法规律方法】相对论的质速关系相对论的质速关系由相对论的质速关系由相对论的质速关系 知,物体以速度知,物体以速度v v运动时的质运动时的质量量m m大于静止时的质量大于静止时的质量m m0 0,且,且v v越大,越大,m m与与m m0 0相差越大相差越大. .微观粒微观粒子的运动速度很高,它的质量明显大于静止质量,在粒子加子的运动速度很高,它的质量明显大于静止质量,在粒子加速问题中注意考虑这一问题速问题中注意考虑这一问题. .二、广义相对论的几个结论1.1.光线在引力场中弯曲根据广义相对论, ,
5、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. .2.2.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. .光谱线的这种移动是在引力作用下发生的, ,所以叫“引力红移”. .3.3.水星近日点的进动天文观测显示, ,行星的轨道并不是严格闭合的, ,它们的近日点( (或远日点) )有进动( (行星绕太阳一周后, ,椭圆轨道的长轴也随之有一点
6、转动, ,叫做“进动”),),这个效应以离太阳最近的水星最为显著,这与牛顿力学理论的计算结果有较大的偏差,而爱因斯坦的广义相对论的计算结果与实验观察结果十分接近. .广义相对论所作出的以上预言全部被实验观测所证实. .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. . (1) (1)光线在引力场中弯曲,以及引力红移现象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都是在引力场很强的情况下产生的效应. .(2)(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
7、活中仍然成立活中仍然成立. .【典例2 2】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.A.经太阳时发生了衍射B.B.可以穿透太阳及其他障碍物C.C.在太阳引力场作用下发生了弯曲D.D.经过太阳外的大气层时发生了折射 【解题指导解题指导】依据广义相对论中的引力场中的光线弯曲依据广义相对论中的引力场中的光线弯曲考虑考虑. .【标准解答标准解答】选选C.C.根据爱因斯坦的广义相对论可知,光线在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( (如日如日全食时全食时) )通过仪
8、器观察到太阳后面的恒星,故通过仪器观察到太阳后面的恒星,故C C正确,正确,A A、B B、D D均错均错. .【典例】(2011(2011临沂高二检测) )地球上一观察者,看见一飞船A A以速度2.52.510108 8 m/s m/s从他身边飞过,另一飞船B B以速度2.02.010108 8 m/s m/s跟随A A飞行. .求:(1)A(1)A上的乘客看到B B的速度是多少?(2)B(2)B上的乘客看到A A的速度是多少?【标准解答标准解答】(1)A(1)A上的乘客看到地面上的人的速度上的乘客看到地面上的人的速度u=-2.5u=-2.510108 8 m/s m/s,B B相当于地面的
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