辽宁省大连市高中物理 第十五章 相对论简介 15.3 狭义相对论的其他推论课件 新人教版选修34.ppt

一 狭义相对论的两个基本假设是什么 在不同的惯性参考系中 一切物理规律都是相同的 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 1 同时 的相对性 二 基于这两个基本假设 我们能得到什么结论 2 空间距离的相对性 长度收缩 或 尺缩效应 3 时间间隔的相对性 时间膨胀 或 钟慢效应 1901年 德国科学家考夫曼 在确定 射线荷质比的实验中首先观测到 电子荷质比与速度有关 他假设电子的电荷不随速度而改变 则它的质量就要随速度的增加而增加 小资料 物体的质量会改变 第三节狭义相对论的其它推论 1 知识与能力 运动速度的相对论变换相对论质量质能方程 2 过程与方法让学生体会到自洽性检验是科学理论研究的一个基本方法 3 情感态度与价值观体会物理学中蕴含的简单与和谐之美 质能方程 重点三个公式难点运动速度的相对性变换 一 相对论速度变化公式 二 相对论质量 三 质能方程 一 相对论速度变化公式 河水的流速是3m s 小船顺流而下 由于划船 它相对河水的速度是1m s 那么 船相对于岸的速度是多少 绝对时空的速度叠加 3m s 1m s 4m s 由于时间和空间的相对性 对于物体的速度 在某一惯性系s 内观测 要用s 系的时间和空间坐标表示 在另一惯性系s内观测 要用s系的时间和空间坐标表示 这样 速度叠加公式就不再是绝对时空的速度叠加公式了 假如s 和s两系的坐标轴相平行 s 以速度 沿x轴而运动 一质点以u 相对s 沿x 轴而运动 则相对s 其速度u为这是相对论的速度叠加公式 如果u c 则u c 如果u c 光速 则u c 与相对论的时空概念相协调 车外的人看到车上人相对地面的速度为 例1地球上一观察者 看见一飞船a以速度2 5 l03m s从他身边飞过 另一飞船b以速度2 0 l08m s跟随a飞行 求 1 a上的乘客看到b的相对速度 2 b上的乘客看到a的相对速度 中国航天 a 中国航天 b u x 2 0 108m s v 2 5 108m s 解 1 设地球为k系 飞船a为k 系 由已知条件可知k 系相对k系是速度为 飞船b在k系中的速度为 飞船b在k 系中的速度为 结束 目录 2 设地球为k系 飞船b为k 系 由已知条件可知k 系相对k系是速度为 飞船a在k系中的速度为 x 飞船a在k 系中的速度为 结束 目录 a b k u x u x 练习1 一原子核以0 5c的速度离开一观察者而运动 原子核在它运动方向上向前发射一电子 该电子相对于核有0 8c的速度 此原子核又向后发射了一光子指向观察者 对静止观察者来讲 1 电子具有多大的速度 2 光子具有多大的速度 结束 目录 解 设观测者为k系 原子核为k 系 电子在k 系中的速度为 k 系相对k系是速度为 x 电子在k系中的速度为 根据光速不便原理 光子的速度为c 结束 目录 二 相对论质量 在经典物理的概念里 一个物体的质量为一常量 与物体的运动状态无关 但是在相对论理论里的质量呢 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 m为运动质量m0为静止质量 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 质速关系曲线 1901年 德国科学家考夫曼 在确定 射线荷质比的实验中首先观测到 电子荷质比与速度有关 他假设电子的电荷不随速度而改变 则它的质量就要随速度的增加而增加 这个实验后来为更多人用越来越精密的测量不断地重复着 微观粒子的速度很高 它的质量明显的大于静止质量 在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响 1988年 中国第一座高能粒子加速器 北京正负电子对撞机首次对撞成功 例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 结束 目录 解 练习2 某人测得一静止棒长为人质量为m 于是求得此棒线密度为 m l 假定此棒以速度v在棒长方向上运动 此人再测棒的线密度应为多少 若棒在垂直长度方向上运动 它的线密度又为多少 结束 目录 解 1 结束 目录 2 解得 结束 目录 三 质能方程 物体的能量和质量之间存在着某种联系 爱因斯坦 物体的能量和质量之间存在密切的联系 他们的关系是 这就是著名的质能方程 质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量之间的关系 物体的动能 运动时的能量 静止时的能量 在v c时的一种近似 这就是动能表达式 质能方程具体推导过程如下 例3设电子的速度为 1 1 0 106m s 2 2 0 108m s 试计算电子的动能各是多少 如用经典力学公式计算电子动能又各为多少 结束 目录 解 1 按 相对论 计算 当电子的速度为v1 1 0 106m s时的动能 结束 目录 当电子的速度为v2 1 0 108m s时的动能 结束 目录 2 按 经典力学 计算 结束 目录 一 相对论速度变化公式 二 相对论质量 三 质能方程 1 两个氖核组成质量数为