6.3 时间、长的相对性 6.4 相对论的速度变换公式 质能关系.doc

6.3 时间、长度的相对性 6.4 相对论的速度变换公式 质能关系导学案 班级：________ 姓名：________ 组别编号：______ 【学习目标】 1．知道狭义相对论时间、长度的相对性并会进行适当计算． 2．知道相对论速度变换公式，相对论质量和质能方程． 【重点难点】时间、长度的相对性、速度变换公式、质能方程． 【自主学习】 一、时间、长度的相对性 1．同时的相对性 相对论的时空观认为，“同时”具有_____性，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中观察不一定是同时的． 2．运动时钟的变慢 在一个相对于我们做__________的参考系中发生的物理过程，在我们看来，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间____． 3．长度的相对性 相对论的时空观：“长度”也具有_____性，一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比_____时的长度小．设相对于杆静止的观察者认为杆的长度为l0，与杆有相对运动的人认为杆的长度为l，杆相对于观察者的速度为u，则l、l0、u的关系是：l＝ ____________. 4．相对论时空观 空间和时间与物质的__________有关． 二、相对论速度变换公式、质能方程 1．相对论的速度变换 设在高速的火车上，火车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度u＝2．相对论的质量和能量 (1)物体的质量随物体速度增大而．物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系是：m＝，因为总有vc.可知运动物体的质量m总它静止时的质量m0. (2)质能方程 物体质量m与其蕴含的能量E之间的关系是：E＝. 【合作探究】 【类型一】对狭义相对论几个主要结论的理解 1．几个主要结论 ? 在相对事件发生地或物体静止的参考系中观察 在相对事件发生地或物体运动的参考系中观察 同时的 相对性 事件____但____地点发生 　事件______发生 时间间隔的相对性 两个事件发生的时间间隔为Δτ 两事件发生的时间间隔变__. 长度的相对性 杆的长度为l0 若参考系沿杆的方向运动，观察到的杆的长度____，l___l0 2．几个结论的理解要点 (1)时间间隔、长度的变化，都是由于物质的相对运动引起的一种观测效应，它与所选取的______有关，物质本身的结构并没有变化． (2)两个事件的时间间隔和物体的长度，必须与所选取的______相联系，如果在没有选取参考系的情况下讨论时间的长短及空间的尺寸，是没有任何意义的． 【即时应用】1．地面上A、B两个事件同时发生．如图所示，对于坐在火箭中沿两个事件发生地点A、B连线飞行的人来说，哪个事件先发生？ 【类型二对相对论速度变换公式的理解 以高速运动的火车为例，车对地的速度为v，车上的人以u′的速度沿火车前进的方向相对火车运动，则人对地的速度.若人相对火车反方向运动，u′取负值． 1．公式中的v和u′如果满足：vc，u′c，可忽略不计，这时相对论的速度合成公式可近似的变为u＝u′＋v，与经典物理学的速度合成公式相同． 2u′＝c，则u＝c，那么c在惯性系中都是相同的． 3．如果u′与v的方向不在一条直线上，(相互垂直或成其他角度)时，情况比较复杂，上式不适用． 【即时应用】2．地球上一观察者，看见一飞船A以速度2.5×108 m/s从他身边飞过，另一飞船B以速度2.0×108 m/s跟随A飞行．求： (1)A上的乘客看到B的速度是多少？ (2)B上的乘客看到A的速度是多少？ 【类型三】相对论质量和质能方程 1．对质速关系式的理解 (1)式中m0是物体静止时的质量(也称为静质量)，m是物体以速度v运动时的质量．这个关系式表明：物体的质量会随物体速度的增大而． (2)vc时，＝0，此时有m＝m0，也就是说：低速运动的物体，可认为其质量与物体运动状态． (3) 例如：回旋加速器中被加速的粒子的质量会随粒子的加速明显增加．导致粒子圆周运动的周期变大．它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步．回旋加速器加速粒子的最大能量因此受到了限制． 2．对质能方程的理解 质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量的关系：一定的质量总是和一定的能量相____． 具体从以下几个方面理解： (1)静止物体的能量为E0＝m0c2，这种能量叫做物体的静质能．每个有静质量的物体都具有． (2)对于一个以速率v运动的物体，其能量为： E＝mc2＝. (3)静质量为m0、速率为v的物体的动能为： Ek＝E－E0＝m0c2 [－1]． (4)由质能关系式可知ΔE＝Δmc2. 2m0，求电子速率是多少？(m0为电子静止时的质量) 【互动讲练】 【类型一】长度的相对性问题 【例1】如图所示，假设一根10 m长的梭镖以光速穿过一根