一名合格的教师要充分考虑学习的趣味性，教师要准备好教案，这是教师工作中的一部分。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来，帮助教师掌握上课时的教学节奏。那么，你知道教案要怎么写呢？急您所急，小编为朋友们了收集和编辑了“广义相对论简介”，欢迎大家与身边的朋友分享吧！

15.4广义相对论简介
【教学目标】
（一）知识与技能
1．了解广义相对性原理和等效原理。
2．了解广义相对论的几个结论。
（二）过程与方法
通过本节的学习，初步认识狭义相对论和广义相对论的基本原理。
（三）情感、态度与价值观
通过本节内容的学习，激发探索宇宙奥秘的兴趣，形成初步的相对论时空观。
【教学重点】广义相对性原理和等效原理。
【教学难点】理解广义相对论的几个结论。
【教学方法】在教师的引导下，共同分析、研究得出结论。
【教学用具】投影仪及投影片。
【教学过程】
（一）引入新课
师：1915年，继狭义相对论发表10年之后，爱因斯坦又发表了广义相对论。这节课我们来了解一下广义相对论的基本原理和几个结论。
（二）进行新课
1．超越狭义相对论的思考
师：请大家阅读117页有关内容，说一说狭义相对论中无法解释的几个问题是什么？
学生阅读、思考。
生：狭义相对论无法解释引力作用以什么速度传递；狭义相对论是惯性参考系之间的理论。为什么惯性参考系有这样特殊的地位？狭义相对论无法解释。
师：爱因斯坦认真思考了以上问题，又向前迈进了一大步，把相对性原理推广到包括非惯性系在内的任意参考系，提出了广义相对性原理。
2．广义相对性原理和等效原理
师：在任何参考系中，物理规律都是相同的，这就是广义相对性原理。
师：在广义相对论中还有另一个基本原理这就是著名的等效原理。请大家阅读教材，看看什么是等效原理，它是如何提出来的。
学生阅读、思考。
师：（投影下图，做简要讲解。）
一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价，这就是等效原理。
3．广义相对论的几个结论
师：从广义相对论的两个基本原理出发，可以直接得到一些“意想不到”的结论。请大家阅读教材，说明得到了哪些结论这些解论的实验验证是什么？
学生阅读，思考。
生1：第一个结论，物质的引力使光线弯曲。20世纪初，人们观测到了太阳引力场引起的光线弯曲。观测到了太阳后面的恒星。
生2：第二个结论，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。天文观测到了引力红移现象，验证了这一结论的成立。
师：总结学生的回答。投影下图做必要讲解。
鼓励学生勇于探索，用于发现新的规律，为推动人类文明做出自己的贡献。
（三）课堂总结、点评
本节我们了解了爱因斯坦在对狭义相对论无法解释的几个问题的思考的基础上，提出了广义相对性原理和等效原理，从而创立了广义相对论。我们还了解了广义相对论的两个结论：一是物质的引力使光线弯曲，二是引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别。
（四）课余作业
完成P120“问题与练习”的题目。课下阅读课本内容和“科学漫步”。

相关知识

20xx高考物理知识点总结：相对论简介

20xx高考物理知识点总结：相对论简介

1、惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫做惯性系。相对于一个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。相对于一个惯性系做变速运动的另一个参考系是非惯性系，在非惯性系中牛顿运动定律不成立。
2、伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。
3、狭义相对性原理：一切物理定律在任何惯性系中都是相同的。
4、广义相对性原理：物理规律在任何参考系中都是相同的。
5、经典速度变换公式(是矢量式)
6、狭义相对论的两个基本假设：
(1)狭义相对性原理，如3所述;
(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。
7、广义相对论的两条基本原理：
(1)广义相对性原理
(2)等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。
8、由狭义相对论推出的六个重要结论(所有结论都已经完全得到证实)：
(1)“同时”是相对的。
(2)长度是相对的。
(3)时间是相对的。
(4)质量是相对的。
(静质量)是在相对被测物静止的参考系中所测得的质量(动质量)是在相对被测物以速运动的参考系中所测得的质量。
(5)相对论速度变换公式
(6)相对论质能关系公式：
9、由广义相对论得出的几个结论：
(1)物质的引力场使光线弯曲。如远处的星光经过太阳附近时发生偏折。
(2)物质的引力场使时间变慢。如引力红移：同种原子在强引力场中发光的频率比在较小引力场中发光的频率低。
10、根据经典相对性原理：在一个惯性系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动。
11、狭义相对论指出：光速C是自然界中速度的极限。
12、根据广义相对论：一个参考系内部的任何物理过程都不能告诉我们，该参考系是在做加速运动，还是停留在一个引力场中。
13、经典的物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的(与物体的运动状态无关)，空间与时间之间也是没有联系的。
14、相对论认为空间和时间是相对的，即与物质的运动状态有关。时间和空间不能离开物质而存在。
15、相对论没有全盘否定经典物理学。相对论更具有普遍性，经典物理学则是相对论在低速运动时的特例。
16、高速运动的物体的动能不能用公式
17、回旋加速器中被加速的粒子，在速度增大后质量增大，因此做圆周运动的周期变大，将造成它的运动与D型盒上的交变电压不再同步，回旋加速器粒子的能量因此受到了限制。

狭义相对论的其他结论学案

俗话说，凡事预则立，不预则废。教师要准备好教案，这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，帮助教师更好的完成实现教学目标。所以你在写教案时要注意些什么呢？为了让您在使用时更加简单方便，下面是小编整理的“狭义相对论的其他结论学案”，希望对您的工作和生活有所帮助。

班级________姓名_________层次____
人教版物理选修3-4学案：15、3狭义相对论的其他结论
编写人：审核：高二物理组
寄语：梦想决定现实。但，当梦想只是梦想，现实就是另一种现实！
学习目标：
1．运动速度的相对论变换
2．相对论质量
3．质能方程
学习重点：三个公式
学习难点：三个公式
课前预习
课前预习本节教材
学习过程
A一、相对论的速度变换公式
通过狭义相对论两个原理的学习，知道光对任何物体的运动速度都一样，物体运动的极限速度都不可能越过真空中的光速。在宏观低速运动条件下，伽利略的速度叠加原理简单有效。但对高速运动的物体及微观高速粒子，速度的叠加原理与传统经典观念矛盾，必须要考虑相对论效应。
设车对地的速度为v，人对车的速度为u/地面上的人看到车上人相对地面的速度为u

该式即为一维情况下，狭义相对论的速度叠加公式。
注意：
（1）如果车上人运动方向与火车运动方向相同，u’取______
（2）如果车上人运动方向与火车运动方向相反，u’取______
（3）如果vc,u’c,这时可忽略不计，这时相对论的速度叠加公式简化为经典力学的速度叠加公式，可近似变为u=______当u＝c时u＝c，从而证明了光速是速度的极限
（4）该公式只适用于____________运动物体速度的叠加。对于更复杂的速度的叠加，此公式不适用,我们不讨论这种情况。
B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？
解：已知v＝0.05c，＝0.8c由相对论速度叠加公式得
思路点拨：理解题目中各速度的参考系是用速度变换公式求解速度的关键。
A二、相对论质量。
物体的运动速度不能无限增加，那么物体的质量是否随着速度而变化？
严格的论证表明，物体高速（与光速相比）运动时的质量与它静止时的质量之间有下面的关系：
m=

说明：
（1）式中m运动质量，m0静止质量，这个关系式表明物体的质量会随物体的速度的增大而_________
（2）vc时，=0，此时有m=m0，也就是说：低速运动的物体，可认为其质量与物体_________无关
（3）微观粒子的速度很高，它的质量明显的______静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响．
B练习2如一观察者测出电子质量为2m。，问电子速度为多少？（m。为电子的静止质量）

A三、质能方程
相对论另一个重要结论就是大家都很熟悉的爱因斯但质能方程：
E=_________
式中m使物体的质量，E是它具有的能量
质能关系式从理论上预言了核能释放及原子能利用和原子弹研制的可能性

B练习3：静止时质量是1kg的物体，以10m/s的速度运动，它具有的动能是多少？与这个动能相对应，它的质量增加多少？按照相对论质量关系式，这个物体的质量增加了多少？

反思小结：
班级________姓名_________层次____
15、3狭义相对论的其他结论检测卡
编写人：曹树春审核：高二物理组
寄语：梦想决定现实。但，当梦想只是梦想，现实就是另一种现实！
B1．对于公式，下列说法中正确的是（）
A．式中的是物体以速度v运动时的质量
B．当物体的运动速度v＞0时，物体的质量m＞m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的
C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动
D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉．在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化
B2．课本P107问题与练习第1题

狭义相对论的其他结论

15.3狭义相对论的其他结论
【教学目标】
（一）知识与技能
1．知道相对论的速度变换公式。
2．知道相对论质量。
3．知道爱因斯坦质能方程。
（二）过程与方法
培养应用相对论时空观分析研究问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
激发学生对相对论力学的探索热情。
【教学重点】三个结论的理解应用。
【教学难点】能辨清在哪些情况下要考虑相对论效应，哪些情况下不必考虑。
【教学方法】在教师的引导下，共同分析、研究得出结论。
【教学用具】投影仪及投影片。
【教学过程】
（一）引入新课
师：在第一节内容的学习中，遗留一个问题，那就是经典物理中速度叠加原理与光速不变之间的矛盾，显然经典的速度叠加原理在高速情况下是不适用的，下面我们来认识相对论的速度叠加原理
（二）进行新课
1．相对论的速度变换公式
［投影］如图，高速火车对地速度为v，车上小球相对于车的速度为u′，则地上观察者观察到它的速度为u
则有：u=
注意这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况，当u′与v相反时，u′取负值.
下面请大家计算下列三种情况下地面观察者看到的球速度，并比较u与u′+v以及u与c的大小关系
［投影问题］
（1）当u′=v=c时
（2）当u′=cv=c时
（3）当u′=-cv=时
（学生基本能准确快速地代入运算出结果，教师引导学生分析比较）
生1：第一问中u=c，u′+v=c，可见u＜（u′+v）并且u＜c。由此可以看出，合速度比（u′+v）要小，这与经典速度合成完全不同。
生2：第二问中u=cu′+v=2c，与上面同学分析是一致的.
生3：第三问中u=-c，表示合速度大小仍然为c，方向与v相反，从二、三两个结果可以看出，u′=c时，不论v如何取值，在什么参考系中观察，光速都是c.
师：三位同学分析得很好。对于低速物体u′与v与光速相比很小时，根据公式u=可知u′vc，这时u≈u′+v，这就是经典物理学的速度合成法则。
2．相对论质量
师：我们先来解一道力学题。
［投影］质量m=0.5kg的小球，在F=100N的合力作用下由静止开始加速，求经2×106s，它的速度变为多少？
生：据F=ma可求出a=200m/s2，再据v2=at求得经2×106s时，它的速度为4×108m/s。
师：大家觉得这个结果可能吗？
生：不可能，前面我们已经看到，物体的速度不能超过光速3×108m/s。
师：问题出在哪里呢？
生：可能是物体的质量发生了变化，随速度的增加而改变。
师：这一猜想很有道理。事实上，严格的论证已经证实了这一点。如果物体静止时质量为m0，以速度v运动时质量为m，则有
m=
由公式可以看出随v的增加，物体的质量随之增大。
3．质能方程
师：根据前面的相对论质量，爱因斯坦质能联系方程应该变为E=mc2=.
物体运动的动能为运动时能量和静止时能量E0之差：
Ek=E-E0
物体低速运动时，1
E=≈［1+（）2］m0c2（请同学们课后查阅有关数学公式）
动能Ek=E-E0≈（）2m0c2=m0v2
这就是经典力学中我们熟悉的动能表达式。由此可以看到，牛顿力学是vc时的特例。
（三）课堂总结、点评
本节我们通过对相对论速度变换公式、相对论质量公式和质能方程的学习，进一步掌握了相对论原理在高速状态下的应用，激发了对相对论力学的探索热情。
（四）课余作业
完成P116“问题与练习”的题目。课下阅读课本内容。

高考物理第一轮复习相对论学案

第十七章相对论简介

这一章介绍高速物体的运动规律和相对论的时空观。这章的教学有两个特点。第一，我们平时接触的都是低速运动，因此本章很多结论与日常经验不一致，难于接受。第二，相对论的全面阐述要用到较多的高等数学知识，所以这章许多结论都是直接给出的。相对论内容非常抽象，不易理解，但考纲对本章要求不高，只要记住结论就行。
【教学要求】
1．了解相对论的几个基本假设。
2．知道长度、时间的相对性。
3．初步了解相对论速度、质量变换公式。
4．了解爱因斯坦质能关系。
【知识再现】
1．惯性系：如果牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系就叫做惯性系．相对于一个惯性系做运动的另一个参考系也是惯性系．
2．狭义相对论的两个基本假设
(1)狭义相对性原理：。
(2)光速不变原理：。
3．相对论质量
物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系
4．质能方程：E＝mc2
知识点一狭义相对论的两个基本假设
1．伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。
2．狭义相对性原理：在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的
3．光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。
注意：光速与光源的运动和观察者无关。
4．对两个基本原理的正确理解
①自然规律不仅包括力学规律，还包括电磁学规律等其他所有的物理学规律。
②强调真空中的光速不变指大小既不依赖于光源或观察者的运动，也不依赖于光的传播方向。
③几十年来科学家采用各种先进的物理技术测量光速，结果都不违背光速不变原理。
【应用1】下列说法正确的是（）
A．力学规律在任何参考系中都是相同的
B．在所有惯性系中物理规律都是相同的
C．在高速运动情况下，惯性系中的物理规律也不一定相同
D．牛顿运动定律在非惯性系中不变
导示:在所有的惯性参考系中，物理规律都是相同的，在非惯性参考系中，牛顿运动定律不再选用。故选B

知识点二时间和空间的相对性
1．“同时”的相对性：“同时”是相对的。在一个参考系中看来“同时”的，在另一个参考系中却可能“不同时”。
理解：由于光速不变，即光速在任何惯性系中都是相同的，那么当另一个惯性系的速度能够和光速相比时，同时性就是相对的。即在一个惯性系中同时发生的两事件，在另一个惯性系中就不一定是同时发生的。
2．长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。即
式中l，是与杆相对运动的人观察到的杆长，l0是与杆相对静止的人观察到的杆长。
注意：①在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化。
②这种长度的变化是相对的，如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与他们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了。
3．时间间隔的相对性：从地面上观察，高速运动的飞船上时间进程变慢，飞船上的人则感觉地面上的时间进程变慢。

式中是与飞船相对静止的观察者测得的两事件的时间间隔，是地面上观察到的两事件的时间间隔。
4．相对论的时空观：经典物理学认为，时间和空间是脱离物质而独立存在的，是绝对的，二者之间没有联系；相对论则认为时间和空间与物质的运动状态有关，物质、时间、空间是紧密联系的统一体。
理解：在速度较低的时候，长度、时间是感觉不出来变化的，所以容易理解为长度、时间与物质之间没有什么关系，尤其是时间会认为是流逝的均匀的坐标。当速度很大时，长度和时间都跟着变化了，这时对宇宙的看法也必然要变化，长度和时间与物质是紧密相关的，长度和时间是不能离开物质而独立存在的。长度和时间随着物质存在的运动状态而变化是更重要的理解。
【应用2】在地面上有一长l00m的跑道，运动员从起点跑到终点，用时l0s，现从以0.8C速度沿跑道向前飞行的飞船中观察，跑道有多长?
导示:由长度的相对性可知：跑道长

知识点三狭义相对论的其它结论
1．相对论速度变换公式：。（式中v为高速火车相对地的速度，u′为车上的人相对于车的速度，u为车上的人相对地面的速度）。对于低速物体u′与v与光速相比很小时，根据公式u=可知c，这时u≈，这就是经典物理学的速度合成法则。对于高速物体u′与v与光速相等时，即u′=c，不论v如何取值，在什么参考系中观察，光速都是c。
注意：这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况，当u′与v相反时，u′取负值。
2．相对论质量：。（式中m0为物体静止时的质量，m为物体以速度v运动时的质量，由公式可以看出随v的增加，物体的质量随之增大）。
3．质能方程：E=mc2
设E为物体运动时的能量，E0为静止时的能量，动能为Ek，则Ek=E-E0
【应用3】一电子的质量m0=9.1×10-31kg，以0.99c的速度运动，则（1）电子的总动能多大？
（2）电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？
导示：（1）由，且E=mc2
得E=5.8×10-13J
（2）经典动能Ek=m0(0.99c)2
相对论中电子的动能Ek’=(m-m0)c2
两者之比值为：Ek/Ek’=0.08

知识点四广义相对论简介
1．广义相对论的两个基本原理：
①广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的。
②等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。
2．广义相对论的几个结论：
①物质的引力使光线弯曲。
②引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别。

1．根据气体吸收谱线的红移现象推算，有的类星体远离我们的速度竟达光速c的80%，即每秒24万公里。下列结论正确的是（）
A．在类星体上测得它发出的光的速度是(1+80％)c
B．在地球上接受到它发出的光的速度是(1-80％)c
C．在类星体上测得它发出的光的速度是c
D．在地球上上测得它发出的光的速度是c

2．如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动（）A．你的质量在增加
B．你的心脏跳动在慢下来
C．你在变小
D．以上三种变化同时发生

3．一大船在平静的大洋中匀速行驶，一个人在其密闭船舱内向各个方向做立定跳远实验，并由止来判断船的航向，假设他每次做的功相等，下列正确的有（）
A．如果向东跳的最远，则船向东行驶
B．如果向东跳的最近，则船向东行驶
C．他向各个方向跳的一样远，不能判断行驶方向
D．他向各个方向跳的不一样远，能判断行驶方向

4．在地面上观测一个物体，由于物体以一定速度运动，发现该物体质量比静止时的质量增加了10%，求在地面上观测时，此物体相对于静止时的尺度在运动方向上缩短了百分之几？
A．91％B．10％C．18％D．9.1％

5．一个以相对于实验室0.8c速度运动的粒子，飞行了3m后衰变，该粒子存在了多少时间？与该粒子一起运动的坐标系中来测量这粒子衰变前存在了多长时间？
答案：1.CD2.D3.C4.D
5.1.25×10-8s7.5×10-9s

文章来源：http://m.jab88.com/j/46055.html

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