3狹義相對(duì)論的其他結(jié)論4廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介課堂合作探究問(wèn)題導(dǎo)學(xué)一、狹義相對(duì)論的其他結(jié)論活動(dòng)與探究11根據(jù)相對(duì)論速度公式，如果u和v都很大，例如u0.6c，v0.6c，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？2若uc，求證：uc，即在另一個(gè)參考系中光的速度也是c，而與v大小無(wú)關(guān)。3通過(guò)上面兩個(gè)問(wèn)題討論得到什么結(jié)論？遷移與應(yīng)用1一觀察者測(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？1由相對(duì)論速度變換公式u知，如果uc，uc，這時(shí)可忽略不計(jì)，相對(duì)論的速度合成公式可近似變?yōu)閡uv，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)。3對(duì)于質(zhì)速關(guān)系m（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）uc時(shí)，（）20，此時(shí)有mm0，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。二、廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介活動(dòng)與探究21狹義相對(duì)論無(wú)法解決哪兩個(gè)問(wèn)題？2怎樣理解廣義相對(duì)性原理？3怎樣理解等效原理？4廣義相對(duì)論的結(jié)論是如何驗(yàn)證的？遷移與應(yīng)用2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。當(dāng)堂檢測(cè)1下列問(wèn)題需要用相對(duì)論來(lái)進(jìn)行解釋的是（）A“嫦娥”一號(hào)的運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算B噴氣式飛機(jī)的空中運(yùn)行C人造太陽(yáng)的反應(yīng)過(guò)程D紅矮星的演變過(guò)程2若一宇宙飛船對(duì)地以速度v運(yùn)動(dòng)，宇航員在飛船內(nèi)沿同方向測(cè)得光速為c，問(wèn)在地上觀察者看來(lái)，光速應(yīng)為vc嗎？3一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的總能量為E，E中是否考慮了物體的動(dòng)能？4人造衛(wèi)星以第一宇宙速度（約8 km/s）運(yùn)動(dòng)，問(wèn)它的質(zhì)量和靜質(zhì)量的比是多少？答案：課堂·合作探究【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】活動(dòng)與探究1：1答案：u0.88c，u和v更大些，只要u和v不超過(guò)光速，可以證明u會(huì)更大一些，但不會(huì)超過(guò)光速。2答案：通過(guò)相對(duì)論速度公式u知，當(dāng)uc時(shí)，uc，與v大小無(wú)關(guān)。3答案：相對(duì)論速度表達(dá)式與狹義相對(duì)論基本假設(shè)之一：光對(duì)任何參考系速度都是一樣的。遷移與應(yīng)用1：答案：0.866c解析：將m2m0代入質(zhì)量公式m得，2m0，vc0.866c?；顒?dòng)與探究2：1答案：萬(wàn)有引力理論無(wú)法納入狹義相對(duì)論的框架和狹義相對(duì)論是慣性參考系之間的理論。2答案：廣義相對(duì)性原理關(guān)鍵一點(diǎn)是適用于任何參考系。3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。4答案：物質(zhì)的引力使光線彎曲：1915年5月29日的一次日全食，兩支英國(guó)考察隊(duì)分別赴幾內(nèi)亞灣和巴西觀測(cè)，其結(jié)果證實(shí)了引力使光線彎曲的結(jié)論。這是廣義相對(duì)論最早的證實(shí)。強(qiáng)引力場(chǎng)附近的時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢：引力紅移現(xiàn)象已經(jīng)證明了此結(jié)論。引力紅移已經(jīng)在天文觀察中得到證實(shí)，宇宙中有一類(lèi)恒星，體積小、密度大，叫做矮星，它們形成的引力場(chǎng)特別強(qiáng)，經(jīng)觀測(cè)，那里的原子發(fā)光的頻率比同種原子在地球上發(fā)光的頻率低，看起來(lái)偏紅。這就證明引力紅移的存在，也證明了強(qiáng)引力場(chǎng)附近的時(shí)間進(jìn)程會(huì)變慢。遷移與應(yīng)用2：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。【當(dāng)堂檢測(cè)】1CD解析：C選項(xiàng)中的過(guò)程屬于微觀的情況，D選項(xiàng)中的過(guò)程屬于高速的情況。2答案：地面的觀察者看來(lái)，光速是c不是vc。解析：由相對(duì)論速度變換公式u，式中u、v分別為v和c。代入公式求得光對(duì)地速度ucc。3答案：總能量E中已經(jīng)計(jì)入了物體的動(dòng)能。解析：總能量EE0Ek，E0為靜質(zhì)能，實(shí)際上包括分子的動(dòng)能和勢(shì)能、化學(xué)能、電磁能、結(jié)合能。E0m0c2。Ek為動(dòng)能，Ekm0c2（1），EE0Ekmc2。4答案：1.000 000 000 35解析：7.1×1010由mm0/，得1.000 000 000 35。3