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1、15.3狭义相对论的其他结论教学目标教学目标 知识与技能：知识与技能：（1）运动速度的相对论变换（2）相对论质量（3）质能方程过程与方法：过程与方法：让学生体会到自洽性检验是科学理论研究的一个基本方法。情感态度和价值观：情感态度和价值观：体会物理学中蕴含的简单与和谐之美（质能方程）教学重点、难点教学重点、难点：重点：重点：三个公式难点：难点：运动速度的相对性变换相对论的速度叠加相对论的速度叠加由于时间和空间的相对性，对于由于时间和空间的相对性，对于物体的速度，在某一惯性系物体的速度，在某一惯性系S内观测，要用内观测，要用S系的时间和系的时间和空间坐标表示；在另一惯性系空间坐标表示；在另一惯性系
2、S内观测，要用内观测，要用S系的时间系的时间和空间坐标表示。这样，速度叠加公式就不再是绝对时和空间坐标表示。这样，速度叠加公式就不再是绝对时空的速度叠加公式了。假如空的速度叠加公式了。假如S和和S两系的坐标轴相平行，两系的坐标轴相平行，S以速度以速度沿沿x轴而运动，一质点以轴而运动，一质点以u相对相对S沿沿x轴而运动，轴而运动，则相对则相对S，其速度，其速度u为为这是相对论的速度叠加公式。如果这是相对论的速度叠加公式。如果uc，则，则uc；如果；如果uc(光速光速)，则，则uc与相对论的时空概念相协调。与相对论的时空概念相协调。v v车外的人看到车上人车外的人看到车上人相对地面的速度为：相对地
3、面的速度为：质量和速率的关系质量和速率的关系在经典物理的概念里，一个在经典物理的概念里，一个物体的质量为一常量，与物体的运动状态无关。物体的质量为一常量，与物体的运动状态无关。但是在相对论理论里，质量和运动的速度有关。但是在相对论理论里，质量和运动的速度有关。物体的静止质量物体的静止质量m m0 0是一常量，相对任何惯性系是一常量，相对任何惯性系均为均为m m0 0，而物体以速度，而物体以速度运动时，它的运动时，它的(运动运动)质量质量m m为为质量随速率增加而变大，实验完全证实了这质量随速率增加而变大，实验完全证实了这个公式。从质量和速度的关系式可以看出，个公式。从质量和速度的关系式可以看出
4、，当物体速度趋近于光速时，质量将趋向无限当物体速度趋近于光速时，质量将趋向无限大。这是不可能的。一切物体的速度都永远大。这是不可能的。一切物体的速度都永远小于真空中的光速。小于真空中的光速。(2)(2)相对论质量相对论质量 物体的运动速度不能无限增加，那么物体的质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：动时的质量与它静止时的质量之间有下面的关系：m m为运动质量为运动质量m m0 0为静止质量为静止质量质速关系曲线质速关系曲线 微
5、观粒子的速度很高，它的质量明显的大于微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量在研究制造回旋加速器时必须考虑相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对论效应的影响19881988年，中国年，中国第一座高能粒子加第一座高能粒子加速器速器北京正负北京正负电子对撞机首次对电子对撞机首次对撞成功撞成功物体的能量和质量之间存在着某种联系：物体的能量和质量之间存在着某种联系：物体的能量和质物体的能量和质量之间存在密切的联系，量之间存在密切的联系，他们的关系是：他们的关系是：爱因斯坦爱因斯坦 质能方程质能方程这就是著名的质能方程这就是著名的质能方程 质能方程表达了物体的质量和它所具有的能质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量之间的关系量之间的关系.物体的动能物体的动能运动时的能量运动时的能量静止时的能量静止时的能量在在v v c c时的一种近时的一种近似似,这就是动能表达式这就是动能表达式作业作业 P108 1 2 3