6.3 时间、长度的相对性 6.4 相对论的速度变换公式 质能关系.doc

6.3 时间、长度的相对性 6.4 相对论的速度变换公式 质能关系导学案班级：_ 姓名：_ 组别编号：_【学习目标】1知道狭义相对论时间、长度的相对性并会进行适当计算2知道相对论速度变换公式，相对论质量和质能方程【重点难点】时间、长度的相对性、速度变换公式、质能方程【自主学习】一、时间、长度的相对性1同时的相对性相对论的时空观认为，“同时”具有_性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察不一定是同时的2运动时钟的变慢在一个相对于我们做_的参考系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间_3长度的相对性相对论的时空观：“长度”也具有_性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比_时的长度小设相对于杆静止的观察者认为杆的长度为l0，与杆有相对运动的人认为杆的长度为l，杆相对于观察者的速度为u，则l、l0、u的关系是：l _.4相对论时空观空间和时间与物质的_有关二、相对论速度变换公式、质能方程1相对论的速度变换设在高速的火车上，火车对地面的速度为v，车上的人以速度u沿火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u_2相对论的质量和能量(1)物体的质量随物体速度增大而_物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系是：m_，因为总有vc.可知运动物体的质量m总_它静止时的质量m0.(2)质能方程物体质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：E_.【合作探究】【类型一】对狭义相对论几个主要结论的理解1几个主要结论在相对事件发生地或物体静止的参考系中观察在相对事件发生地或物体运动的参考系中观察同时的相对性事件_但_地点发生事件_发生时间间隔的相对性两个事件发生的时间间隔为两事件发生的时间间隔变_.长度的相对性杆的长度为l0若参考系沿杆的方向运动，观察到的杆的长度_，l_l02几个结论的理解要点(1)时间间隔、长度的变化，都是由于物质的相对运动引起的一种观测效应，它与所选取的_有关，物质本身的结构并没有变化(2)两个事件的时间间隔和物体的长度，必须与所选取的_相联系，如果在没有选取参考系的情况下讨论时间的长短及空间的尺寸，是没有任何意义的【即时应用】1地面上A、B两个事件同时发生如图所示，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点A、B连线飞行的人来说，哪个事件先发生？【类型二】对相对论速度变换公式的理解以高速运动的火车为例，车对地的速度为v，车上的人以u的速度沿火车前进的方向相对火车运动，则人对地的速度.若人相对火车反方向运动，u取负值1公式中的v和u如果满足：vc，uc，可忽略不计，这时相对论的速度合成公式可近似的变为uuv，与经典物理学的速度合成公式相同2根据此式若uc，则uc，那么c在惯性系中都是相同的3如果u与v的方向不在一条直线上，(相互垂直或成其他角度)时，情况比较复杂，上式不适用【即时应用】2地球上一观察者，看见一飞船A以速度2.5108 m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2.0108 m/s跟随A飞行求：(1)A上的乘客看到B的速度是多少？(2)B上的乘客看到A的速度是多少？【类型三】相对论质量和质能方程1对质速关系式的理解(1)式中m0是物体静止时的质量(也称为静质量)，m是物体以速度v运动时的质量这个关系式表明：物体的质量会随物体速度的增大而_(2)vc时，0，此时有mm0，也就是说：低速运动的物体，可认为其质量与物体运动状态_(3)微观粒子的速度很高，因此粒子运动的质量明显_静质量例如：回旋加速器中被加速的粒子的质量会随粒子的加速明显增加导致粒子圆周运动的周期变大它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步回旋加速器加速粒子的最大能量因此受到了限制2对质能方程的理解质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量的关系：一定的质量总是和一定的能量相_具体从以下几个方面理解：(1)静止物体的能量为E0m0c2，这种能量叫做物体的静质能每个有静质量的物体都具有_(2)对于一个以速率v运动的物体，其能量为：Emc2.(3)静质量为m0、速率为v的物体的动能为：EkEE0m0c2 1(4)由质能关系式可知Emc2.【即时应用】3一观察者测出电子质量为2m0，求电子速率是多少？(m0为电子静止时的质量)【互动讲练】【类型一】长度的相对性问题【例1】如图所示，假设一根10 m长的梭镖以光速穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的以下叙述中哪项最好的描述了梭镖穿过管子的情况()A梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它B管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来C两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖D所有这些都与观察者的运动情况有关【类型二】时间的相对性问题【例2】介子是一种不稳定粒子，平均寿命是2.6108s(在以自己为参考系中测得)(1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动，那么在实验室参考系中测量的介子寿命多长？(2)介子在衰变前运动了多长距离？【类型三】质能方程的应用【例3】一个原来静止的电子，经过100 V电压加速后它的动能是多少？质量改变了百分之几？速度是多少？此时能否使用公式Ekm0v2？(m09.11031 kg)【当堂检测】1(2011年高考江苏卷)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()A同时被照亮BA先被照亮CC先被照亮 D无法判断2在地面上观测一个物体，由于物体以一定速度运动，发现该物体质量比静止时的质量增加了10 %，求在地面上观测时，此物体相对于静止时的尺度在运动方向上缩短了百分之几？()A91% B10%C18% D9.1%3已知电子的静止能量为0.511 MeV，若电子的动能为0.25 MeV，则它所增加的质量m与静止质量m0的比值近似为()A0.1 B0.2C0.5 D0.94设有一飞行器以v0.8c的速度在地球上空飞行，如果这时从飞行器上沿其前进方向发射一物体，设该物体相对于飞行器的速度u0.9c，问从地面上观察，该物体的速度多大？5某人测得一静止棒长为l，质量为m，于是求得此棒线密度为.(1)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？(2)若棒在垂直长度方向上以速度v运动，它的线密度又是多少？(线密度)6.3 时间、长度的相对性 6.4 相对论的速度变换公式 质能关系导学案1解析：选C.因列车沿AC方向接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C先被照亮，答案为C.2解析：选D.先根据质速方程：m，由题意得：，再由动尺变短公式：ll0，则解得：9.1%.3解析：选C.由题意Em0c2即：m0c20.5111061.61019JEmc2即：mc20.251061.61019J由得0.5故只有C项正确4解析：设地面参考系为S系