《2015-2016學年高中物理第六章相對論第4節(jié)相對論的速度變換公式質(zhì)能關系教案教科版選》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2015-2016學年高中物理第六章相對論第4節(jié)相對論的速度變換公式質(zhì)能關系教案教科版選（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、2四、相對論的速度變換公式質(zhì)能關系教學目標1知道相對論的速度變換公式2.知道相對論質(zhì)量3知道愛因斯坦質(zhì)能方程 重點難點重點：三個結論的理解應用難點：能辨清在哪些情況下要考慮相對論效應，哪些情況下不必考慮設計思想本節(jié)的重點是：在狹義相對論的兩個原理基礎上，進一步強調(diào)在光速極限條件下，經(jīng)典的伽利略速度疊加的法則不再適用，而要用相對論條件下由洛倫茲變換得到的速度疊加公式。注意教科書中得到的相對論推論式只適用于在同一直線勻速運動的條件，其他情況較復雜。質(zhì)速關系結論揭示了質(zhì)量和速度的相互聯(lián)系，突破難點的關鍵是明確物體的速度v永遠小于光速，其運動質(zhì)量總要大于靜止質(zhì)量。著名的愛因斯坦質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量
2、的相 互聯(lián)系，要進一步了解這是能量的另一種形式，物體的靜能量與靜質(zhì)量相關。教學資源多媒體課件教學設計【課堂引入】在前面的學習中，遺留一個問題，那就是經(jīng)典物理中速度疊加原理與光速不變之間的矛 盾，顯然經(jīng)典的速度疊加原理在高速情況下是不適用的，下面我們來認識相對論的速度疊加原理?！菊n堂學習】學習活動一：相對論的速度變換注意：這一公式僅適用于u與v在一直線上的情況，當u與v相反時，u取負值。下面請大家計算下列三種情況下地面觀察者看到的球速度，并比較u與u+v以及u與c的大小關系?！綪PT展示】(1)當/v_ cu3c時24(2)當/v=cu=c時(3)當/v=-cu=c時【PPT展示】如圖，高速火車
3、對地速度為v,車上小球相對于車的速度為u，則地上觀察2（學生基本能準確快速地代入運算出結果，教師引導學生分析比較）105生1:第一問中v= c,v+u= c,可見vv（V+u）并且vVc。由此可以看出,114合速度比（V+U）要小，這與經(jīng)典速度合成完全不同。2生2:第二問中v= cv+u=2c，與上面同學分析是一致的。3生3:第三問中v=-c，表示合速度大小仍然為c,方向與u相反，從二、三兩個結果可以看出，v=c時，不論u如何取值，在什么參考系中觀察，光速都是c。-v+u，這就是經(jīng)典物理學的速度合成法則。）I 1學習活動二：相對論質(zhì)量6問題：質(zhì)量m=0.5 kg的小球，在F=100 N的合力作
4、用下由靜止開始加速，求經(jīng)2X10 s，它的速度變?yōu)槎嗌?？可能發(fā)生的過程2 6 8生：據(jù)F=m阿求出a=200 m/s，再據(jù)V2=at求得經(jīng)2X10 s時，它的速度為4X10 m/s。 師：大家覺得這個結果可能嗎？生：不可能，前面我們已經(jīng)看到，物體的速度不能超過光速3X108m/s。師：問題出在哪里呢？生：可能是物體的質(zhì)量發(fā)生了變化，隨速度的增加而改變。師：這一猜想很有道理。 事實上，嚴格的論證已經(jīng)證實了這一點。如果物體靜止時質(zhì)量1-（v）2由公式可以看出隨v的增加，物體的質(zhì)量隨之增大。WI動能E=E-呂（-）2帀=丄mv2（對于低速物體v與u與光速相比很小時,根據(jù)公式u vv=“ uv1 2c
5、可知vuc，這時v為m，以速度v運動時質(zhì)量為m則有:m學習活動三：相對論能量根據(jù)前面的相對論質(zhì)量，愛因斯坦質(zhì)能聯(lián)系方程應該變?yōu)镋=m(mc物體運動的動E）之差：232 c2這就是經(jīng)典力學中我們熟悉的動能表達式?！菊n堂小結】由此可以看到，牛頓力學是vc時的特例。4證了質(zhì)能方程的正確性。設捕獲中子前的原子質(zhì)量為m,捕獲中子后的原子質(zhì)量為獲的中子質(zhì)量為m，核反應過程放出的能量為 E,則這一實驗需驗證的關系式是(2 2A.E=(mmm)cB. E=(mi+mm)c2 2C.E=( m2mm)cD. E=( m2m+m)c3、一個物體靜止時質(zhì)量為m，能量為Eo；速度為v時，質(zhì)量為m能量為E,動能為列說法
6、正確的是(A.)v時能量B.物體速度為v時動能C.物體速度為v時動能m,被捕)E， 下2E=mcE=|m(:E丄2E=?mvE=(mD.4、一輛由超強力電池供電的摩托車和一輛普通有軌電車，都被加速到接近光速在我們的 靜止參考系中進行測量，哪輛車的質(zhì)量將增大()A.摩托車B.有軌電車物體速度為v時動能本節(jié)我們通過對相對論速度變換公式、相對論質(zhì)量公式和質(zhì)能方程的學習，進一步掌握了相對論原理在高速狀態(tài)下的應用，激發(fā)了對相對論力學的探索熱情?！景鍟O計】第四節(jié)相對論的速度變換公式質(zhì)能關系-、相對論的速度變換u vv=“ uv，c二、相對論質(zhì)量1-(v)三：相對論能量課后測評1、如果宇航員駕駛一艘宇宙飛
7、船，以接近光速的速度朝某一星球飛行，他是否可以根據(jù)下列變化感覺到自己在運動()A.身體質(zhì)量在減小B.心臟跳動變慢C.身體質(zhì)量在增加D.永遠不可能由自身的變化知道他是否在運動2、 為了直接驗證愛因斯坦狹義相對論中著名的質(zhì)能方程，E=mC科學家用中子轟擊硫原子，分別測出原子捕獲中子前后質(zhì)量的變化以及核反應過程放出的能量，然后進行比較，精確驗m=moE=mc=2mc5C.兩者都增加D.都不增加5、 相對論是由物理學家 _提出的，他還有個關于質(zhì)量和能量的方程： _。6、 經(jīng)過證明，物體運動的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m_（填“相同”或“不相同”）兩個質(zhì)量滿足的關系為 _ 。從上式可以看出，當物體的速度很大時
8、（接近光速），物體的質(zhì)量明顯_靜止時的質(zhì)量。7、 設宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍.則粒子運動時的質(zhì)量等于其靜止質(zhì)量的_倍，粒子運動速度是光速的 _ 倍。8、星際火箭以0.8c的速率飛行，其運動質(zhì)量為靜止質(zhì)量的多少倍?19、冥王星繞太陽公轉的線速率為3阿x10 m/s，求其靜止質(zhì)量為運動質(zhì)量的百分之幾？10、 北京正負電子對撞機中電子的動能為2800MeV求此電子的速率比光速小多少？11、 有兩火箭A B沿同一直線相向運動，測得二者相對于地球的速度大小分別為0.9c和0.8c，求在A上測B相對于A的運動速度。參考答案：1、D 2、B 3、AD入4、B 5、愛因斯坦，E=mC9、99.9%10、5m/s 11、0.998c8、i倍6
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