教法分析15.3 狭义相对论的其他结论
- 格式:doc
- 大小:23.00 KB
- 文档页数:2
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。
第3节 狭义相对论的其他结论
相对论速度变换公式:能试着进行运算,不必记忆
u = 21c
v u v u '++' 相对论质量:最好记住
m =20)(1c
v m - 质能方程:必须记住
E = mc 2
P116:思考与讨论
静止时质量是1 kg 的物体,以10 m/s 的速度运动,它具有的动能是多少?与这个动能相对应,它的质量增加了多少?
按照运动物体的质量与速度的关系式(2),这个物体的质量增加了多少?
学过《物理选修3-5》第十九章后就会发现,这个关系使我们看到了蕴藏在原子核中的巨大能量。
P116第1第2两题
1. 两个电子相向运动,每个电子对于实验室的速度都是5
4c ,它们的相对速度是多少?在实验室中观测,每个电子的质量是多少?……
2. 上题中,在实验室观测,两个电子的总动能是多少?以一个电子为参考系,两个电子的总动能又是多少?计算时由电子运动时的能量减去静止时的能量就得到电子的动能。
物理学的研究常常要利用高速粒子的相互撞击……为使相互碰撞的粒子达到一定的相对速度,同时加速两束粒子,使它们迎头相撞,这样所需的能量要比只加速一束粒子,用它去轰击静止靶所需的能量少,因而在技术上容易实现。
由于这个原因,有时候人们使用粒子对撞机,而不用普通加速器。
――情感态度价值观的教育
相对论以深奥难懂著称。
其实,以少数不深奥、不难懂的原理为基础,经过可信的逻辑推理,你会看到,那些神奇的结论竟是十分自然的!
知识可以在人生的任何阶段学习,观念只能在一定的年龄建立。