高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题
15．3 狭义相对论的其他结论
新授课
1课时
教 学 目 标
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：
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：
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
重点：三个公式
难点：运动速度的相对性变换
教 学 方 法
教 学 手 段
教学活动
一、相对论的速度变换公式
通过狭义相对论两个原理的学习，知道光对任何物体的运动速度都一样，物体运动的极限速度都不可能越过真空中的光速。在宏观低速运动条件下，伽利略的速度叠加原理简单有效。但对高速运动的物体及微观高速粒子，速度的叠加原理与传统经典观念矛盾，必须要考虑相对论效应。
车对地的速度为v，人对车的速度为u/ 地面上的人看到车上人相对地面的速度为u
如果车上人运动方向与火车运动方向相同，u’取正值
如果车上人运动方向与火车运动方向相反，u’取负值
课本P115思考与讨论
学生通过计算和推导知道相对论的自洽性
注意：相对论速度变换公式，是根据相对论理论中的洛伦兹变换推出的结论，只适用于同一直线运动物体速度的叠加。对于更复杂的速度的叠加， 此公式不适用。
二、相对论质量。
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？
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：
m运动质量 ﹥ m0静止质量
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对论效应的影响．
介绍：
1988年，中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功
三、质能方程
引入：物体的能量和质量之间存在密切的联系
让学生知道根据狭义相对论原理及洛伦兹变换，经过高等数学推导，可得到相对论动力学的一个著名结论：
质能方程 E = m c2
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.
Ek是物体的动能，E是物体运动时的能量 E0是物体静止时的能量
在v ＜ ＜ c时
这就是我们过去熟悉的动能表达式，这也能让我们看出，牛顿力学是相对论力学在低速情况下的特例．
介绍质能关系式从理论上预言了核能释放及原子能利用和原子弹研制的可能性，让学生体会相对论对核物理的贡献作用。
课堂练习：课本P116 思考与讨论
四、小结：
五、反馈练习：
课本P116问题与练习
学 生 活 动
作 业
板 书 设 计
15．3 狭义相对论的其他结论
一、相对论的速度变换公式
二、相对论质量
三、质能方程
E = m c2
教 学 后 记
课件32张PPT。第三节 狭义相对论的其他结论
狭义相对论的其他三个结论狭义相对论的三个重要结论…相对论的速度叠加公式相对论质量质能方程(1)相对论的速度叠加? 由于时间和空间的相对性，对于物体的速度，在某一惯性系S’内观测，要用S’系的时间和空间坐标表示；在另一惯性系S内观测，要用S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空的速度叠加公式了。假如 S’和S两系的坐标轴相平行，S’以速度ν沿x轴而运动，一质点以u’相对S’沿x’轴而运动，则相对S，其速度u为
这是相对论的速度叠加公式。如果u’＜c，则u＜c；如果u’＝c(光速)，则u＝c．与相对论的时空概念相协调。v车外的人看到车上人相对地面的速度为：例1 地球上一观察者，看见一飞船A以速
度2.5×l03 m／s从他身边飞过，另一飞船B
以速度2.0×l08m／s 跟随A飞行。求：
（1）A上的乘客看到B的相对速度；
（2）B上的乘客看到A的相对速度。 结束目录解：(1)设地球为K系，飞船A为K′系。由
已知条件可知K′系相对K系是速度为飞船B 在K系中的速度为飞船B 在K′系中的速度为结束目录 (2) 设地球为K系，飞船B为K′系。由
已知条件可知K′系相对K系是速度为飞船A 在K系中的速度为飞船A在K′系中的速度为结束目录练习1 一原子核以0.5c 的速度离开一观察
者而运动。原子核在它运动方向上向前发射
一电子，该电子相对于核有0.8c 的速度；此
原子核又向后发射了一光子指向观察者。对
静止观察者来讲，
（1）电子具有多大的速度；
（2）光子具有多大的速度。结束目录解：设观测者为K系，原子核为K′系。电子在K′系中的速度为：K′系相对K系是速度为：电子在K 系中的速度为：根据光速不便原理，光子的速度为 c 。结束目录(2).质量和速率的关系? 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。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m0是一常量，相对任何惯性系均为m0，而物体以速度ν运动时，它的(运动)质量m为
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，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小于真空中的光速。(2)相对论质量 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？ 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：m为运动质量
m0为静止质量质速关系曲线 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对论效应的影响．??1988年，中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功例2 如一观察者测出电子质量为2m。，
问电子速度为多少？（m。为电子的静止质量） 结束目录结束目录 练2 某人测得一静止棒长为人质量为m，
于是求得此棒线密度为ρ=m/l 。假定此棒
以速度 v 在棒长方向上运动，此人再测棒的
线密度应为多少，若棒在垂直长度方向上运
动，它的线密度又为多少？ 结束目录结束目录结束目录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密切的联系，他们的关系是：爱因斯坦（3）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量之间的关系.物体的动能运动时的能量静止时的能量在v ＜ ＜ c时的一种近似,这就是动能表达式．例3 设电子的速度为 (1)1.0×106 m/s;
(2) 2.0×108m/s,试计算电子的动能各是多
少？如用经典力学公式计算电子动能又各为
多少？ 结束目录解： (1)按《相对论》计算当电子的速度为v1=1.0×106 m/s时的动能结束目录当电子的速度为v2=1.0×108 m/s时的动能结束目录(2)按《经典力学》计算结束目录例4 两个氖核组成质量数为4、原子量
为4.0015u 的氦核。试计算氦核放出的结合
能。 结束目录氘核静止质量其中u为原子质量单位结束目录练3 太阳由于向四面空间辐射能量，
每秒损失了质量 4×109kg。求太阳的辐
射功率。 结束目录结束目录 练4 一个电子从静止开始加速到0.1c 的
速度，需要对它作多少功？速度从0.9 c 加速
到0.99 c 又要作多少功？ 结束目录结束目录结束目录作业P108 1 2 3
