2012高中物理 15.3 狭义相对论的其他结论学案3 新人教版选修3-4

用心 爱心 专心1 人教版物理选修人教版物理选修 3 43 4 学案 学案 1515 3 3 狭义相对论的其他结论狭义相对论的其他结论 寄语 梦想决定现实 但 当梦想只是梦想 现实就是另一种现实 梦想决定现实 但 当梦想只是梦想 现实就是另一种现实 学习目标 学习目标 1 运动速度的相对论变换 2 相对论质量 3 质能方程 学习重点学习重点 三个公式 学习难点学习难点 三个公式 课前预习课前预习 课前预习本节教材 学习过程学习过程 A A 一 相对论的速度变换公式一 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 设车对地的速度为 v 人对车的速度为 u 地面上的人看到车上人相对地面的速度为 u 则 该式即为一维情况下 狭义相对论的速度叠加公式 注意 1 如果车上人运动方向与火车运动方向相同 u 取 2 如果车上人运动方向与火车运动方向相反 u 取 u 用心 爱心 专心2 3 如果 v c u c 这时 2 c v u 可忽略不计 这时相对论的速度叠加公式简化为经典 力学的速度叠加公式 可近似变为 u 当 u c 时 u c 从而证明了光速是速度的 极限 4 该公式只适用于 运动物体速度的叠加 对于更复杂的速度的叠加 此公式不适用 我们不讨论这种情况 B B 例例 1 1 一粒子以 0 05c 的速率相对实验室参考系运动 此粒子衰变时发射一个电子 电子 相对于粒子的速度为 0 8c 电子的衰变方向与粒子运动方向相同 求电子相对于实验室参 考系的速度 解 解 已知 v 0 05c x u 0 8c 由相对论速度叠加公式得 v uc c v u c v u 1 v u u x 2 2 x 2 x x x c817 0 c05 0 c8 0c c c05 0 c8 0 u 2 2 x 思路点拨 理解题目中各速度的参考系是用速度变换公式求解速度的关键 A A 二 相对论质量 二 相对论质量 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 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 m 说明 1 式中 m 运动质量 m0静止质量 这个关系式表明物体的质量会随物体的速度的增大 而 2 v c 时 2 c v 0 此时有 m m0 也就是说 低速运动的物体 可认为其质量与物 用心 爱心 专心3 体 无关 3 微观粒子的速度很高 它的质量明显的 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 B 练习 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 A A 三 质能方程三 质能方程 相对论另一个重要结论就是大家都很熟悉的爱因斯但质能方程 E 式中 m 使物体的质量 E 是它具有的能量 质能关系式从理论上预言了核能释放及原子能利用和原子弹研制的可能性 B 练习 3 静止时质量是 1kg 的物体 以 10m s 的速度运动 它具有的动能是多少 与这个 动能相对应 它的质量增加多少 按照相对论质量关系式 这个物体的质量增加了多少 用心 爱心 专心4 反思小结 反思小结 班级班级 姓名姓名 层次层次 1515 3 3 狭义相对论的其他结论检测卡狭义相对论的其他结论检测卡 寄语 梦想决定现实 但 当梦想只是梦想 现实就是另一种现实 梦想决定现实 但 当梦想只是梦想 现实就是另一种现实 B1 对于公式 0 2 2 1 m m v c 下列说法中正确的是 A 式中的是物体以速度 v 运动时的质量 B 当物体的运动速度 v 0 时 物体的质量 m m0 即物体的质量改变了 故经典力 学不适用 是不正确的 C 当物体以较小速度运动时 质量变化十分微弱 经典力学理论仍然适用 只有当 用心 爱心 专心5 物体以接近光速运动时 质量变化才明显 故经典力学适用于低速运