1、普通高中课程标准实验教科书物理选修 34人教版 第十五章 相对论简介 新课程学习 15.3 狭义相对论的其他结论 新课标要求 （一）知识与技能 1知道相对论的速度变换公式。 2知道相对论质量。 3知道爱因斯坦质能方程。 （二）过程与方法 培养应用相对论时空观分析研究问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 激发学生对相对论力学的探索热情。 教学重点 三个结论的理解应用。 教学难点 能辨清在哪些情况下要考虑相对论效应，哪些情况下不必考虑。 教学方法 在教师的引导下，共同分析、研究得出 结论。 教学用具： 投影仪及投影片。 教学过程 （一）引入新课 师：在第一节内容的学习中，遗留一个问题，那就是经典
2、物理中速度叠加原理与光速 不变之间的矛盾，显然经典的速度叠加原理在高速情况下是不适用的，下面我们来认识相 对论的速度叠加原理 （二）进行新课 1相对论的速度变换公式 投影如 图，高速火车对地速度为 v，车上小球相对于车的速度为 u，则地上观 察者观察到它的速度为 u 则有：u= 21cv 注意这一公式仅适用于 u与 v 在一直线上的情况，当 u与 v 相反时，u取负值. 下面请大家计 算下列三种情况下地面观 察者看到的球速度，并比较 u 与 u+ v 以及 u 与 c 的大小关系 投影问题 （1）当 u= v= c 时243 （2）当 u=c v=c 时 （3）当 u=-c v= 时2 （学生
3、基本能准确快速地代入运算出结果，教师引导学生分析比较） 生 1：第一问中 u= c，u+v= c，可见 u（u+v）并且 uc。由此可以看出，1045 合速度比（u+ v）要小，这与经典速度合成完全不同。 生 2：第二问中 u= cu+v=2c，与上面同学分析是一致的.32 生 3：第三问中 u=-c，表示合速度大小仍然为 c，方向与 v 相反，从二、三两个结果可 以看出，u=c 时，不论 v 如何取值，在什么参考系中观察，光速都是 c. 师：三位同学分析得很好。对于低速物体 u与 v 与光速相比很小时，根据公式 u= 可知 uv c，这时 uu+ v，这就是经典物理 学的速度合成法则。21c
4、 2相对论质量 师：我们先来解一道力学题。 投影质量 m=0.5 kg 的小球，在 F=100 N 的合力作用下由静止开始加速，求经 2106s，它的速度变为多少？ 生：据 F=ma 可求出 a=200 m/s2，再据 v2=at 求得经 2106 s 时，它的速度为 4108 m/s。 师：大家觉得这个结果可能吗？ 生：不可能，前面我们已经看到，物体的速度 不能超过光速 3108 m/s。 师：问题出在哪里呢？ 生：可能是物体的质量发生了变化，随速度的增加而改变 师：这一猜想很有道理。事实上，严格的论证已经证实了这一点。如果物体静止时质 量为 m0，以速度 v 运动时质量为 m，则有 m=
5、2)(1c 由公式可以看出随 v 的增加，物体的质量随之增大。 3质能方程 师：根据前面的相对论质量，爱因斯坦质能联系方程应该变为 Emc 2 .20)(1cvm 物体运动的动能为运动时能量和静止时能量 E0 之差： Ek=E-E0 物体低速运动时， 1cv E= 1+ （ ） 2m 0c2（请同学们 课后查阅有关数 学公式）20)(1cvm 动能 Ek=E-E0 （ ） 2m0 c2= m0v21 这就是经典力学中我们熟悉的动能表达式。由此可以看到，牛顿力学是 vc 时的特例。 （三）课堂总结、点评 本节我们通 过对相对论速度变换公式、相对论质量公式和质能方程的学习，进一步掌 握了相对论原理在高速状态下的应用，激发了对相对论力学的探索热情。 课余作业 完成 P116“问题与练习”的题目。课下阅读课本内容。 教学体会 思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培 养学生能 力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。 学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
