15.3 狭义相对论的其他结论
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15.3狭义相对论的其他结论学习目标知识目标1.知道相对论的速度变换公式,知道相对论质量,知道爱因斯坦质能方程。
2.了解广义相对性原理和等效原理,了解广义相对论的几个结论。
能力目标体会到自洽性检验是科学理论研究的一个基本方法学习重、难点理解狭义相对论的其他结论和广义相对论的几个结论。
学习过程自主学习1.相对论速度变换公式设车对地的速度为v,人对车的速度为u′,车上人相对于地面的速度为u,(1)经典的时空观:u=u′+v。
(2)相对论的速度变换公式为:_______________________________________________。
如果车上人运动方向与车运动方向相同,u′取____值,如果车上人运动方向与车运动方向相反,u′取____值。
(3)结论:光速c是宇宙万物速度的极限,且相对于任何参考系都是不变的。
注意:它只适用于沿同一直线运动物体速度的叠加。
2.相对论质量(1)经典力学:物体的质量是______的,一定的力作用在物体上,产生的加速度也是______的,足够长的时间以后物体就可以达到______速度。
(2)相对论情况下:物体的质量随其速度的增大而增大。
物体以速度v运动时的质量m 与静止时的质量m0的关系式为:____________________。
3.质能方程质能方程:________。
质能方程表达了物体的质量m和它所具有的能量E之间的关系。
即时巩固1.如果宇航员驾驶一艘飞船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.你的质量在减少B.你的心脏跳动在慢下来C.你永远不能由自身的变化知道你是否在运动D.你在变大2.两全同粒子,静止质量为m 0,以相等速率v 相向而行,速率为v 时的质量为m ,碰后复合,求撞后的速度.3.如果粒子的动能等于静能的一半,求该粒子的速度. 要点理解一、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。
15.3 狭义相对论的其他结论课标要求1.知道相对论的速度变换公式。
.知道相对论的速度变换公式。
2.知道相对论质量。
.知道相对论质量。
3.知道爱因斯坦质能方程。
.知道爱因斯坦质能方程。
引入新课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识相对论的速度叠加原理一、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。
观念矛盾,必须要考虑相对论效应。
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 =21cv u v 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 的大小关系的大小关系(1)当u ′=2c v =43c 时 (2)当u ′=c v =c 时(3)当u ′=-c v =2c 时 第一问中u =1110c ,u ′+v =45c ,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。
第二问中u =32cu ′+v =2c ,与上面分析是一致的. 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 . 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 =21cv u v u ¢++¢可知u ′v <<c ,这时u ≈u ′+v ,这就是经典物理学的速度合成法则。