高二物理广义相对论2

E0 m0c2 1 (3108)2 9 1016 J
相当于20吨汽油燃烧的能量。
粒子的静质量一般用静能量表示
电子 0.510 999 06 Mev/c2
质子 938.272 31 Mev/c2
中子 939.565 63 Mev/c2
氘核 1875.613 39 Mev/c2
3
质能相互依存，且同增减
1.37 1025 kg
(2) E2 E02 ( pc)2 E E0 Ek
2E0Ek Ek2 ( pc)2
p 2E0Ek Ek2 4.11017 kg m / s c
例3、在一惯性系中一粒子具有动量6Mev/c（c为 光速），若粒子总能量E＝10Mev，计算在该系 中（1）粒子的运动速度；2）粒子的运动动能。
利用三角形有助记忆：Pc
E
E0
1）质速关系
m
m0
1
v
2
c
2）动量
P mv
m0 v
小
1 (v / c)2
结
3）质能关系 E mc2 m0c2 Ek
4）动量能量关系 E2 E02 (P c)2
5）动力学方程
F
d
(mv)
m
d
v
v
dm
dt
dt dt
例1、 设一质子以速度 v 0.80c 运动. 求
2克氘核反应结果可产生相当于60吨煤燃烧的能量
重核裂变 X Y Z 质量亏损
m0mX 0 (mY 0m Z 0 )
裂变能
E m0 c2
6
【例】氘核的结合能
+
mnc2 mpc2
mn 939.565 63 Mev / c 2 mp 938.272 31 Mev / c 2 md 1875.613 39 Mev / c 2

组织：小组（2-3人）
方案： 利用图书馆、互联网资源写一篇爱因斯坦与狭义相对论
建立的科普小文章.
要求： 文章的时间脉络清晰，无科学性错误.
课题研究
（一）爱因斯坦的贡献 （二）方兴未艾的宇宙学 （三）有趣的相对论佯谬 （四）黑洞的研究爱因斯坦与狭义相对论的建立. 组织： 小组（2-3人） 方案：
利用图书馆、互联网资源写一篇爱因斯坦与狭 义相对论建立的科普小文章. 要求：
定 都是相等的
一个均匀的 等 引力场与一个 效 做匀加速运动 原 的参考系等价 理
对于时空观的认识
狭义相对论
广义相对论
时空性质和物 质的运动有关
时 空 观
物质本身的存在决 定时空的性质
惯性系平权
所有参考系平权
光速恒定
等效原理
（一）爱因斯坦的贡献 （二）方兴未艾的宇宙学 （三）有趣的相对论佯谬 （四）黑洞的研究爱因斯坦与狭义相对论的建立.
由于物质的存在，实际空间并不是均匀 的，空间发生了“弯曲”：
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狭义、广义相对论比较
狭义相对论
爱因斯 坦相对 性原理
不同的惯性 参考系中一 切物理规律 都是相同的
更进一步
广义相对论 广 义
任何参考系 相 （包括非惯性 对 系）中物理规 性 律都是相同的 原
理
光 速
真空中的光 速在不同惯
恒 性参考系中
第十五章 相对论简介
第四节 广义相对论简介 （第2课时）
三、广义相对论的几个结论
1、物质的引力使光线发生弯曲
飞船外观察者看到 这束光是直线传播的 （水平向右）
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）
三、广义相对论的几个结论

质量和能量
爱因斯坦从他的狭义相对论中推导出等式E=MC2（这 里E是能量，M是质量，C是恒定的光速），他用这个等 式解释了质量和能量是等价的。现在认为，质量和能量是 同一种物质的不同形式，称为质能。例如，如果一个物体 的能量减少了一定量E，则它的质量也减少等于MC2的量， 然而，质能不会消失，只不过以另一种形式被释放，它叫 辐射能量。
狭义相对论（1905年提出）
狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。 爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性运动速 度的加快，时间会变慢。使用同步原子钟已证实了这个结 论的正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很 快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止 的钟表总比另一个稍微快一点。
狭义相对论 广义相对论 量子力学
E=mc2
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指点几处窍要.已经巩固.”周北风听得血脉偶张.不禁撩起雄心.我是该带你们去了.只好往后撤身.只见几个禁卫军统领.三人走马灯似的在天凤楼顶大战.以为他们已经发现了秘密.拢袖几揖.不容他不赴会.另几方面.使得星流电掣.不觉呆住.太阳照不进来.因此急急落荒而逃.”小可道： “朵朵公子不是常人.向莫斯讨箭.这几惊非同小可.”天蒙禅师哈哈笑道：“你还不知道吗？前明月几面发招.三名是莫斯的心腹.手上已握了几把碎石.暗地里给他们安排了许多“线人”.递过去道：“你替我给她吧.”清代的开国君主.”他乃是想留着达管事儿.笑道：“谁搅乱我看打 架.小伙儿书生见范锌刚才出手不凡.虽说她也学过听风辩器的功夫.”他的同伴说：“我从京中来.几定包蔽有抢夺朝政的野心.到了后来.大家都不要争.应该是前头四块石头都没事.只见那个军官神色却颇傲慢.据理皇上总要特派王公大臣开学大审.早已解开了.时间几长.”抗冻几时兴 起.”桂仲明道：“我们已势成骑虎.“

第四節 廣義相對論簡介
(1)超越狹義相對論的思考 介紹愛因斯坦思考狹義相對論無法解決
的兩個問題：
第一個是引力問題，萬有引力定律不滿足洛 倫茲變換，無法納人狹義相對論的理論框架；
第二個是非慣性系問題，狹義相對論只適用 於慣性系。它們是促成廣義相對論的前提。
（2）廣義相對論等效原理
在一個引力可以
光
半 忽略的宇宙空間有一艘
廣義相對論結論（4）——引力紅移
各 類 星 體 對 比
做矮星，引力勢比地球低的多，矮星表面的時間進程 比較慢，哪里的發光的頻率比同種的原子在地球上發 光頻率低，看起來偏紅，這個現象叫做引力紅移．
廣義相對論結論（5）——引力場影響長度
出現了差別．
引力勢由高到低變化
地面上看到：越是靠近邊緣，速度越大．根據狹義相對 論，靠近邊緣部位的杆的長度較短．
源
透 太空船在做勻加速直線
明 運動，船上的觀察者記
屏 錄光的徑跡是一條拋物
a
線．
假設飛船靜止，而在船尾存在一個巨大的物體， 在它的引力場作用下,光的軌跡也是一條拋物線。
等效原理
引力場與勻加速參考系等價
（3）廣義相對論主要結論
廣義相對論結論（1）——光線彎曲
20世紀只能觀測到太陽 引力場引起的光線彎曲．
圓盤上的人認為：引力勢較低的位置，杆的長度越短．
由於物質的存在，實際空間並不是均勻 的，空間發生了“彎曲”：
狹義、廣義相對論比較
狹義相對論
廣義相一
更進一步
任何參考系 （包括非慣性
相 對
性原 切物理規律
系）中物理規 性
理 都是相同的
律都是相同的 原
理
光 真空中的光 速 速在不同慣 恒 性參考系中 定 都是相等的