高中物理 15.3《狹義相對(duì)論的其他結(jié)論》課件 新人教版選修3-4.ppt

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高中物理新人教版 選修３- 4系列課件,15.3《狹義相對(duì)論的 其他結(jié)論》,教學(xué)目標(biāo),知識(shí)與技能： （1）運(yùn)動(dòng)速度的相對(duì)論變換 （2）相對(duì)論質(zhì)量 （3）質(zhì)能方程 過(guò)程與方法： 讓學(xué)生體會(huì)到自洽性檢驗(yàn)是科學(xué)理論研究的一個(gè)基本方法。 情感態(tài)度和價(jià)值觀： 體會(huì)物理學(xué)中蘊(yùn)含的簡(jiǎn)單與和諧之美（質(zhì)能方程） 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) ： 重點(diǎn)：三個(gè)公式 難點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)速度的相對(duì)性變換,狹義相對(duì)論的其他三個(gè)結(jié)論,狹義相對(duì)論的三個(gè)重要結(jié)論…,相對(duì)論的速度疊加公式,相對(duì)論質(zhì)量,質(zhì)能方程,,,,,,(1)相對(duì)論的速度疊加 由于時(shí)間和空間的相對(duì)性，對(duì)于物體的速度，在某一慣性系S’內(nèi)觀測(cè)，要用S’系的時(shí)間和空間坐標(biāo)表示；在另一慣性系S內(nèi)觀測(cè)，要用S系的時(shí)間和空間坐標(biāo)表示。這樣，速度疊加公式就不再是絕對(duì)時(shí)空的速度疊加公式了。假如 S’和S兩系的坐標(biāo)軸相平行，S’以速度ν沿x軸而運(yùn)動(dòng)，一質(zhì)點(diǎn)以u(píng)’相對(duì)S’沿x’軸而運(yùn)動(dòng)，則相對(duì)S，其速度u為 這是相對(duì)論的速度疊加公式。如果u’＜c，則u＜c；如果u’＝c(光速)，則u＝c．與相對(duì)論的時(shí)空概念相協(xié)調(diào)。,,,,,,,,,,,,,v,,車外的人看到車上人相對(duì)地面的速度為：,例1 地球上一觀察者，看見(jiàn)一飛船A以速 度2.5×l03 m／s從他身邊飛過(guò)，另一飛船B 以速度2.0×l08m／s 跟隨A飛行。求： （1）A上的乘客看到B的相對(duì)速度； （2）B上的乘客看到A的相對(duì)速度。,,結(jié)束,目錄,解：(1)設(shè)地球?yàn)镵系，飛船A為K′系。由 已知條件可知K′系相對(duì)K系是速度為,飛船B 在K系中的速度為,飛船B 在K′系中的速度為,結(jié)束,目錄,(2) 設(shè)地球?yàn)镵系，飛船B為K′系。由 已知條件可知K′系相對(duì)K系是速度為,飛船A 在K系中的速度為,飛船A在K′系中的速度為,結(jié)束,目錄,練習(xí)1 一原子核以0.5c 的速度離開(kāi)一觀察 者而運(yùn)動(dòng)。原子核在它運(yùn)動(dòng)方向上向前發(fā)射 一電子，該電子相對(duì)于核有0.8c 的速度；此 原子核又向后發(fā)射了一光子指向觀察者。對(duì) 靜止觀察者來(lái)講， （1）電子具有多大的速度； （2）光子具有多大的速度。,結(jié)束,目錄,解：設(shè)觀測(cè)者為K系，原子核為K′系。,電子在K′系中的速度為：,K′系相對(duì)K系是速度為：,電子在K 系中的速度為：,根據(jù)光速不便原理，光子的速度為 c 。,結(jié)束,目錄,(2).質(zhì)量和速率的關(guān)系 在經(jīng)典物理的概念里，一個(gè)物體的質(zhì)量為一常量，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。但是在相對(duì)論理論里，質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。物體的靜止質(zhì)量m0是一常量，相對(duì)任何慣性系均為m0，而物體以速度ν運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的(運(yùn)動(dòng))質(zhì)量m為 質(zhì)量隨速率增加而變大，實(shí)驗(yàn)完全證實(shí)了這個(gè)公式。從質(zhì)量和速度的關(guān)系式可以看出，當(dāng)物體速度趨近于光速時(shí)，質(zhì)量將趨向無(wú)限大。這是不可能的。一切物體的速度都永遠(yuǎn)小于真空中的光速。,,,(2)相對(duì)論質(zhì)量,物體的運(yùn)動(dòng)速度不能無(wú)限增加，那么物體的質(zhì)量是否隨著速度而變化？,嚴(yán)格的論證表明，物體高速（與光速相比）運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量與它靜止時(shí)的質(zhì)量之間有下面的關(guān)系：,m為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量 m0為靜止質(zhì)量,,質(zhì)速關(guān)系曲線,,微觀粒子的速度很高，它的質(zhì)量明顯的大于靜止質(zhì)量．在研究制造回旋加速器時(shí)必須考慮相對(duì)論效應(yīng)的影響．,1988年，中國(guó)第一座高能粒子加速器——北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)首次對(duì)撞成功,例2 如一觀察者測(cè)出電子質(zhì)量為2m。， 問(wèn)電子速度為多少？（m。為電子的靜止質(zhì)量）,結(jié)束,目錄,結(jié)束,目錄,練2 某人測(cè)得一靜止棒長(zhǎng)為人質(zhì)量為m， 于是求得此棒線密度為ρ=m/l 。假定此棒 以速度 v 在棒長(zhǎng)方向上運(yùn)動(dòng)，此人再測(cè)棒的 線密度應(yīng)為多少，若棒在垂直長(zhǎng)度方向上運(yùn) 動(dòng)，它的線密度又為多少？,結(jié)束,目錄,結(jié)束,目錄,結(jié)束,目錄,物體的能量和質(zhì)量之間存在著某種聯(lián)系：,,物體的能量和質(zhì)量之間存在密切的聯(lián)系，他們的關(guān)系是：,愛(ài)因斯坦,（3）質(zhì)能方程,這就是著名的質(zhì)能方程,,,,,質(zhì)能方程表達(dá)了物體的質(zhì)量和它所具有的能量之間的關(guān)系.,物體的動(dòng)能,,運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量,靜止時(shí)的能量,在v ＜ ＜ c時(shí)的一種近似,這就是動(dòng)能表達(dá)式．,,例3 設(shè)電子的速度為 (1)1.0×106 m/s; (2) 2.0×108m/s,試計(jì)算電子的動(dòng)能各是多 少？如用經(jīng)典力學(xué)公式計(jì)算電子動(dòng)能又各為 多少？,結(jié)束,目錄,解： (1)按《相對(duì)論》計(jì)算,當(dāng)電子的速度為v1=1.0×106 m/s時(shí)的動(dòng)能,結(jié)束,目錄,當(dāng)電子的速度為v2=1.0×108 m/s時(shí)的動(dòng)能,結(jié)束,目錄,(2)按《經(jīng)典力學(xué)》計(jì)算,結(jié)束,目錄,例4 兩個(gè)氖核組成質(zhì)量數(shù)為4、原子量 為4.0015u 的氦核。試計(jì)算氦核放出的結(jié)合 能。,結(jié)束,目錄,氘核靜止質(zhì)量,其中u為原子質(zhì)量單位,結(jié)束,目錄,練3 太陽(yáng)由于向四面空間輻射能量， 每秒損失了質(zhì)量 4×109kg。求太陽(yáng)的輻 射功率。,結(jié)束,目錄,結(jié)束,目錄,練4 一個(gè)電子從靜止開(kāi)始加速到0.1c 的 速度，需要對(duì)它作多少功？速度從0.9 c 加速 到0.99 c 又要作多少功？,結(jié)束,目錄,結(jié)束,目錄,結(jié)束,目錄,作業(yè),P108 1 2 3,