狹義相對論的其他結(jié)論教學(xué)課件人教課標(biāo)版

1、高中物理新人教版選修- 4系列課件15.3狹義相對論的其他結(jié)論教學(xué)目標(biāo) 知識與技能：（1）運動速度的相對論變換（2）相對論質(zhì)量（3）質(zhì)能方程過程與方法：讓學(xué)生體會到自洽性檢驗是科學(xué)理論研究的一個基本方法。情感態(tài)度和價值觀：體會物理學(xué)中蘊含的簡單與和諧之美（質(zhì)能方程） 教學(xué)重點、難點 ：重點：三個公式難點：運動速度的相對性變換狹義相對論的其他三個結(jié)論狹義相對論的三個重要結(jié)論相對論的速度疊加公式相對論質(zhì)量質(zhì)能方程(1)相對論的速度疊加 由于時間和空間的相對性，對于物體的速度，在某一慣性系S內(nèi)觀測，要用S系的時間和空間坐標(biāo)表示；在另一慣性系S內(nèi)觀測，要用S系的時間和空間坐標(biāo)表示。這樣，速度疊加公式就

2、不再是絕對時空的速度疊加公式了。假如 S和S兩系的坐標(biāo)軸相平行，S以速度沿x軸而運動，一質(zhì)點以u相對S沿x軸而運動，則相對S，其速度u為這是相對論的速度疊加公式。如果uc，則uc；如果uc(光速)，則uc與相對論的時空概念相協(xié)調(diào)。v車外的人看到車上人相對地面的速度為：例1 地球上一觀察者，看見一飛船A以速度2.5l03 ms從他身邊飛過，另一飛船B以速度2.0l08ms 跟隨A飛行。求： （1）A上的乘客看到B的相對速度； （2）B上的乘客看到A的相對速度。 中國航天A中國航天B結(jié)束目錄1u=xvvc2uxux=1.125108 m/s 2.5108=2.01089.010162.51082.

3、01081=ux2.0108 m/s =v2.5108 m/s 解：(1)設(shè)地球為K系，飛船A為K系。由已知條件可知K系相對K系是速度為飛船B 在K系中的速度為飛船B 在K系中的速度為中國航天A中國航天BKKuvx結(jié)束目錄 (2) 設(shè)地球為K系，飛船B為K系。由已知條件可知K系相對K系是速度為=ux2.5108 m/s =v2.0108 m/s 飛船A 在K系中的速度為1u=xvvc2uxux=1.125108 m/s 2.0108=2.51089.010162.01082.51081飛船A在K系中的速度為中國航天A中國航天BKuxKvux結(jié)束目錄練習(xí)1 一原子核以0.5c 的速度離開一觀察者

4、而運動。原子核在它運動方向上向前發(fā)射一電子，該電子相對于核有0.8c 的速度；此原子核又向后發(fā)射了一光子指向觀察者。對靜止觀察者來講， （1）電子具有多大的速度； （2）光子具有多大的速度。結(jié)束目錄解：設(shè)觀測者為K系，原子核為K系。電子在K系中的速度為：K系相對K系是速度為：0.8c=ux=v0.5c+=+0.8c0.5c0.81=0.50.93c+1u=xvvc2uxux電子在K 系中的速度為：根據(jù)光速不便原理，光子的速度為 c 。結(jié)束目錄(2).質(zhì)量和速率的關(guān)系 在經(jīng)典物理的概念里，一個物體的質(zhì)量為一常量，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。但是在相對論理論里，質(zhì)量和運動的速度有關(guān)。物體的靜止質(zhì)量m0是

5、一常量，相對任何慣性系均為m0，而物體以速度運動時，它的(運動)質(zhì)量m為質(zhì)量隨速率增加而變大，實驗完全證實了這個公式。從質(zhì)量和速度的關(guān)系式可以看出，當(dāng)物體速度趨近于光速時，質(zhì)量將趨向無限大。這是不可能的。一切物體的速度都永遠(yuǎn)小于真空中的光速。(2)相對論質(zhì)量 物體的運動速度不能無限增加，那么物體的質(zhì)量是否隨著速度而變化？ 嚴(yán)格的論證表明，物體高速（與光速相比）運動時的質(zhì)量與它靜止時的質(zhì)量之間有下面的關(guān)系：m為運動質(zhì)量m0為靜止質(zhì)量質(zhì)速關(guān)系曲線 微觀粒子的速度很高，它的質(zhì)量明顯的大于靜止質(zhì)量在研究制造回旋加速器時必須考慮相對論效應(yīng)的影響1988年，中國第一座高能粒子加速器北京正負(fù)電子對撞機首次對

6、撞成功例2 如一觀察者測出電子質(zhì)量為2m。，問電子速度為多少？（m。為電子的靜止質(zhì)量） 結(jié)束目錄21=v21c20.866vc=23c2m0=v21c2m0解：結(jié)束目錄 練2 某人測得一靜止棒長為人質(zhì)量為m，于是求得此棒線密度為=m/l 。假定此棒以速度 v 在棒長方向上運動，此人再測棒的線密度應(yīng)為多少，若棒在垂直長度方向上運動，它的線密度又為多少？ 結(jié)束目錄=v21c2m=v21c2ml=v21c2l解：(1)=lmm=lv21c2()解得：結(jié)束目錄m=v21c2m=v21c2l=l(2)=lmm=lv21c2解得：結(jié)束目錄物體的能量和質(zhì)量之間存在著某種聯(lián)系： 物體的能量和質(zhì)量之間存在密切的

7、聯(lián)系，他們的關(guān)系是：愛因斯坦（3）質(zhì)能方程這就是著名的質(zhì)能方程 質(zhì)能方程表達(dá)了物體的質(zhì)量和它所具有的能量之間的關(guān)系.物體的動能運動時的能量靜止時的能量在v c時的一種近似,這就是動能表達(dá)式例3 設(shè)電子的速度為 (1)1.0106 m/s;(2) 2.0108m/s,試計算電子的動能各是多少？如用經(jīng)典力學(xué)公式計算電子動能又各為多少？ 結(jié)束目錄Emck112=mc02=v21c2mc02mc021()=v21c2mc021=4.5510-19 J=0.5111061.60210-19()11213001解： (1)按相對論計算當(dāng)電子的速度為v1=1.0106 m/s時的動能結(jié)束目錄Emck222=

8、mc02=v21c2mc02mc021()=v21c2mc021=2.7910-14 J=0.5111061.60210-19()11213.02.0當(dāng)電子的速度為v2=1.0108 m/s時的動能結(jié)束目錄(2)按經(jīng)典力學(xué)計算mv12021Ek1=21 9.110-31 (1.0106 )2=1.8210-14 J=4.5510-19 J= 9.110-31 (1.0108 )221mv22021Ek2=結(jié)束目錄例4 兩個氖核組成質(zhì)量數(shù)為4、原子量為4.0015u 的氦核。試計算氦核放出的結(jié)合能。 結(jié)束目錄m0=2.0136u1u=1.65810-27 kg2=Emc=1.60210-191.

9、65810-27 9.0101622.01364.0015()=23.9106 eV=23.9 MeVEHe2+H2H4解：氘核靜止質(zhì)量其中u為原子質(zhì)量單位結(jié)束目錄練3 太陽由于向四面空間輻射能量，每秒損失了質(zhì)量 4109kg。求太陽的輻射功率。 結(jié)束目錄=3.61026 J/s=3.61026 W4109(3108)=21P=2mct2mc解：結(jié)束目錄 練4 一個電子從靜止開始加速到0.1c 的速度，需要對它作多少功？速度從0.9 c 加速到0.99 c 又要作多少功？ 結(jié)束目錄=v21c2mc02mc02()=v21c2m0c211()=1110.120.511106=2.57103eV=

10、keV2.57=mc2mc02A解：(1)結(jié)束目錄=2.45103eV=keV2.45(2)=mc2mc12A2()=v21c2m0c212v21c211()=110.9920.511106110.92結(jié)束目錄作業(yè)P108 1 2 3再見1、聰明的人有長的耳朵和短的舌頭。 弗萊格 2、重復(fù)是學(xué)習(xí)之母。 狄慈根 3、當(dāng)你還不能對自己說今天學(xué)到了什么東西時，你就不要去睡覺。 利希頓堡 4、人天天都學(xué)到一點東西，而往往所學(xué)到的是發(fā)現(xiàn)昨日學(xué)到的是錯的。 B.V 5、學(xué)到很多東西的訣竅，就是一下子不要學(xué)很多。 洛 克 6、學(xué)問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。 阿卜日法拉茲 7、學(xué)習(xí)是勞動，是充

11、滿思想的勞動。 烏申斯基 8、聰明出于勤奮，天才在于積累 華羅庚 9、好學(xué)而不勤問非真好學(xué)者。 10、書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。 11、人的大腦和肢體一樣，多用則靈，不用則廢 茅以升 12、你想成為幸福的人嗎？但愿你首先學(xué)會吃得起苦 屠格涅夫 13、成功艱苦勞動正確方法少說空話 愛因斯坦 14、不經(jīng)歷風(fēng)雨，怎能見彩虹 真心英雄 15、只有登上山頂，才能看到那邊的風(fēng)光。 16只會幻想而不行動的人，永遠(yuǎn)也體會不到收獲果實時的喜悅。 17、勤奮是你生命的密碼，能譯出你一部壯麗的史詩。 1 8成功，往往住在失敗的隔壁！1 9 生命不是要超越別人，而是要超越自己2 0命運是那些懦弱和認(rèn)命的人發(fā)明的！1人生最大的喜悅是每個人都說你做不到，你卻完成它了！2世界上大部分的事情，都是覺得不太舒服的人做出來的3昨天是失效的支票，明天是未兌現(xiàn)的支票，今天才是現(xiàn)金4一直割舍不下一件事，永遠(yuǎn)成不了!5掃地，要連心地一起掃！6不為模糊不清的未來擔(dān)憂，只為清清楚楚的現(xiàn)在努力7當(dāng)你停止嘗試時，就是失敗的時候8心靈激情不在，就可能被打敗9凡事不要說我不會或不可能，因為你根本還沒有去做！0成功不是靠夢想和希望，而是靠努力和實踐1只有在天空最暗的時候，才可以看到天上的星星2上帝說：你要什么便取什么，但