2018-2019学年人教版选修3-4 第十五章 3-4 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介 学案
2018-2019学年人教版选修3-4 第十五章 3-4 狭义相对论的其他结论 广义相对论简介 学案第2页

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.

[即学即用] 判断下列说法的正误.

(1)根据相对论速度变换公式,两个物体的速度无论多大,它们的相对速度也不会大于光速c.( √ )

(2)在相对论力学中,物体静止时的质量最小.( √ )

(3)根据质能方程,质量可以转化为能量,能量可以转化为质量.( × )

(4)一个均匀的引力场与一个做匀速运动的参考系等价,这就是著名的等效原理.( × )

一、相对论速度变换公式

[导学探究] 一列车正以v=50m/s的速度高速行驶,列车内一乘客以相对列车u′=5 m/s的速度向前跑,站台上的观察者测得该乘客的速度是多大?若列车的速度是0.9c,乘客的速度是0.5c,那么站台上的观察者测得该乘客的速度是0.9c+0.5c=1.4c吗?为什么?

答案 站台上的观察者测得该乘客的速度是55m/s.不是.因为根据狭义相对论原理,光速c是极限速度,任何物体的速度不可能超过光速.

[知识深化] 对相对论速度变换公式的理解

1.公式u=是矢量式.

若车上人的运动方向与火车的运动方向相同,则u′取正值,若车上人的运动方向与火车的运动方向相反,则u′取负值.

2.如果v≪c,u′≪c时,可忽略不计,这时相对论的速度变换公式可近似为u=u′+v.

3.若u′=c,则u=c,表明一切物体的速度都不能超过光速.

4.该变换公式只适用于同一直线上匀速运动速度的变换,对于更复杂的情况不适用.

例1 一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动.此粒子衰变时发射一个电子,电子相对于粒子的速度为0.8c,电子的衰变方向与粒子运动方向相同.求电子相对于实验室参考系的速度.

答案 0.817c