高中物理 15.3《狹義相對論的其他結論》課件 新人教版選修3-4.ppt

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高中物理新人教版 選修３- 4系列課件,15.3《狹義相對論的 其他結論》,教學目標,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： 讓學生體會到自洽性檢驗是科學理論研究的一個基本方法。 情感態(tài)度和價值觀： 體會物理學中蘊含的簡單與和諧之美（質(zhì)能方程） 教學重點、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論,狹義相對論的三個重要結論…,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表示。這樣，速度疊加公式就不再是絕對時空的速度疊加公式了。假如 S’和S兩系的坐標軸相平行，S’以速度ν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u’＜c，則u＜c；如果u’＝c(光速)，則u＝c．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2.5×l03 m／s從他身邊飛過，另一飛船B 以速度2.0×l08m／s 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。,,結束,目錄,解：(1)設地球為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,結束,目錄,(2) 設地球為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,飛船A 在K系中的速度為,飛船A在K′系中的速度為,結束,目錄,練習1 一原子核以0.5c 的速度離開一觀察 者而運動。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。,結束,目錄,解：設觀測者為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：,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 。,結束,目錄,(2).質(zhì)量和速率的關系 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。但是在相對論理論里，質(zhì)量和運動的速度有關。物體的靜止質(zhì)量m0是一常量，相對任何慣性系均為m0，而物體以速度ν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)量和速度的關系式可以看出，當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)量之間有下面的關系：,m為運動質(zhì)量 m0為靜止質(zhì)量,,質(zhì)速關系曲線,,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的影響．,1988年，中國第一座高能粒子加速器——北京正負電子對撞機首次對撞成功,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）,結束,目錄,結束,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ρ=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？,結束,目錄,結束,目錄,結束,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)量之間存在密切的聯(lián)系，他們的關系是：,愛因斯坦,（3）質(zhì)能方程,這就是著名的質(zhì)能方程,,,,,質(zhì)能方程表達了物體的質(zhì)量和它所具有的能量之間的關系.,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,這就是動能表達式．,,例3 設電子的速度為 (1)1.0×106 m/s; (2) 2.0×108m/s,試計算電子的動能各是多 少？如用經(jīng)典力學公式計算電子動能又各為 多少？,結束,目錄,解： (1)按《相對論》計算,當電子的速度為v1=1.0×106 m/s時的動能,結束,目錄,當電子的速度為v2=1.0×108 m/s時的動能,結束,目錄,(2)按《經(jīng)典力學》計算,結束,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合 能。,結束,目錄,氘核靜止質(zhì)量,其中u為原子質(zhì)量單位,結束,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 4×109kg。求太陽的輻 射功率。,結束,目錄,結束,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？,結束,目錄,結束,目錄,結束,目錄,作業(yè),P108 1 2 3,