高中物理 第十五章 相對(duì)論簡(jiǎn)介 3 狹義相對(duì)論的其他結(jié)論 4 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介課堂探究學(xué)案 新人教版選修3-4

《高中物理 第十五章 相對(duì)論簡(jiǎn)介 3 狹義相對(duì)論的其他結(jié)論 4 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介課堂探究學(xué)案 新人教版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第十五章 相對(duì)論簡(jiǎn)介 3 狹義相對(duì)論的其他結(jié)論 4 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介課堂探究學(xué)案 新人教版選修3-4（3頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 3　狹義相對(duì)論的其他結(jié)論 4　廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介 課堂探究 一、對(duì)相對(duì)論速度變換公式的理解 相對(duì)論認(rèn)為，如果一列沿平直軌道高速運(yùn)行的火車(chē)對(duì)地面的速度為v，車(chē)上的人以速度u′沿著火車(chē)前進(jìn)的方向相對(duì)于火車(chē)運(yùn)動(dòng)，那么這個(gè)人相對(duì)于地面的速度u＝，對(duì)這一個(gè)公式做以下幾點(diǎn)說(shuō)明： 1．如果車(chē)上的人的運(yùn)動(dòng)方向與火車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向相反，u′取負(fù)值。 2．如果v?c、u′?c，這時(shí)可以忽略不計(jì)，這時(shí)的速度合成公式就是經(jīng)典的伽利略公式：u＝u′＋v。 3．如果u′和v的方向垂直或成其他任意角度，公式不成立，只適用于一條直線上。 對(duì)于微觀、高速運(yùn)動(dòng)的物體，其速度的疊加不再按照宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而是遵守相對(duì)

2、論速度變換公式。 二、相對(duì)論質(zhì)量 相對(duì)論中質(zhì)量和速度的關(guān)系為m＝。 理解這個(gè)公式時(shí)請(qǐng)注意： 1．式中m0是物體靜止時(shí)的質(zhì)量(也稱為靜質(zhì)量)，m是物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量。這個(gè)關(guān)系式稱為相對(duì)論質(zhì)速關(guān)系，它表明物體的質(zhì)量會(huì)隨速度的增大而增大。 2．v?c時(shí)，近似地m＝m0。 3．微觀粒子的運(yùn)動(dòng)速度很高，它的質(zhì)量明顯地大于靜止質(zhì)量。例如回旋加速器中被加速的粒子質(zhì)量會(huì)變大，導(dǎo)致做圓周運(yùn)動(dòng)的周期變大后，它的運(yùn)動(dòng)與加在D形盒上的交變電壓不再同步，回旋加速器的加速能力因此受到了限制。 三、對(duì)質(zhì)能方程的理解 質(zhì)能方程表達(dá)了物體的質(zhì)量與它具有的能量的關(guān)系，一定的質(zhì)量總是和一定的能量相對(duì)應(yīng)，具體有

3、下列說(shuō)明： 1．運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能：Ek＝E－E0，Ek是物體的動(dòng)能，E＝mc2是物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，E0＝m0c2是物體靜止時(shí)的能量。在v?c時(shí)，Ek≈m0v2。 這就是我們過(guò)去熟悉的動(dòng)能表達(dá)式，這也能讓我們看出，牛頓力學(xué)是相對(duì)論力學(xué)在低速情況下的特例。 推導(dǎo)如下：Ek＝E－E0＝mc2－m0c2 將動(dòng)態(tài)質(zhì)量m＝代入上式整理 Ek＝－m0c2 當(dāng)v?c時(shí)，≈1－()2，代入上式得 Ek＝≈m0v2 2．如果質(zhì)量發(fā)生了變化，其能量也相應(yīng)發(fā)生變化：ΔE＝Δmc2，這個(gè)方程應(yīng)用在核能的開(kāi)發(fā)和利用上。如果系統(tǒng)的質(zhì)量虧損為Δm，就意味著有ΔE的能量釋放。 (1)質(zhì)能方程表達(dá)了物體的質(zhì)量

4、和它所具有的能量的關(guān)系；一定的質(zhì)量總是和一定的能量相對(duì)應(yīng)。 (2)靜止的物體的能量為E＝mc2，這種能量叫做物體的靜質(zhì)能。 類型一 相對(duì)論速度變換公式的應(yīng)用 【例1】 地球上一觀察者，看見(jiàn)一飛船A以速度2.5×108 m/s從他身邊飛過(guò)，另一飛船B以速度2.0×108 m/s跟隨A飛行。求： (1)A上的乘客看到B的速度。 (2)B上的乘客看到A的速度。 解析：(1)A上的乘客看到地面的速度為u′＝－2.5×108 m/s，B相對(duì)于地面的速度為 v＝2.0×108 m/s 則A上的乘客看B的速度為 u＝＝ m/s ＝－1.125×108 m/s (2)同理B看A的速

5、度為1.125×108 m/s。 答案：(1)－1.125×108 m/s　(2)1.125×108 m/s 題后反思：必須把公式中涉及的三個(gè)速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系找清楚。 類型二 動(dòng)態(tài)質(zhì)量問(wèn)題 【例2】 星際火箭以0.8c的速度飛行，其運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量為靜止時(shí)的多少倍？ 解析：設(shè)星際火箭的靜止質(zhì)量為m0，其運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量由公式得 m＝＝＝m0 答案：運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量為靜止時(shí)質(zhì)量的倍。 題后反思：在v?c時(shí)，可以認(rèn)為質(zhì)量是不變的，但v接近光速時(shí)m的變化是一定要考慮的。 類型三 質(zhì)能方程問(wèn)題 【例3】 一個(gè)原來(lái)靜止的電子，經(jīng)過(guò)100 V的電壓加速后它的動(dòng)能是多少？質(zhì)量改變了百分之幾？速度是多少？此時(shí)還能否使用經(jīng)典的動(dòng)能公式？(m0＝9.1×10－31 kg) 解析：由動(dòng)能定理 Ek＝eU＝1.6×10－19×100 J＝1.6×10－17 J 根據(jù)質(zhì)能方程：ΔE＝Δmc2得：Δm＝， 質(zhì)量的改變是原來(lái)的 ＝＝＝0.02% 上述計(jì)算表明，加速后的電子還屬于低速，可以使用經(jīng)典的動(dòng)能公式。 加速后的速度為 v＝ ＝ m/s＝5.9×106 m/s 答案：1.6×10－17J　0.02%　5.9×106 m/s　可以使用經(jīng)典動(dòng)能公式 題后反思：如果質(zhì)量發(fā)生明顯變化，經(jīng)典動(dòng)能公式就不成立了。如果質(zhì)量變化可忽略，則仍可以使用經(jīng)典動(dòng)能公式。 3