高中物理 第六章 相对论 第4节 相对论的速度变换公式 质能关系教学案 教科版选修3-4-教科版高二选修3-4物理教学案VIP专享

第 4 节相对论的速度变换公式__质能关系相对论的速度变换相对论认为，如果一列沿平直轨道高速运行的火车对地面的速度为 u，车上的人以速度 v′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么这个人相对地面的速度 v 为 v＝。理解这个公式时请注意：(1)如果车上的人的运动方向与火车的运动方向相反，则 v′取负值。(2)如果 u ≪c，v′≪c，这时可忽略不计，这时相对论的速度合成公式可近似变为 v＝v′＋u。(3)如果 v′与 u 的方向垂直或成其他角度时，情况比较复杂，上式不适用。[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)在高速运动的火车上，设车对地面的速度为 v，车上的人以速度 u′沿着火车前进的方向相对火车运动，那么他相对地面的速度 u 与 u′＋v 的关系是( )A．u＝u′＋v B．u＜u′＋vC．u＞u′＋v D．以上均不正确解析：选 B 按照经典的时空观，u＝u′＋v，而实际上人对地面的速度按照相对论速度公式计算，u＝，因此 u 比 u′与 v 之和要小，但只有在 u′和 v 的大小接近光速时才能观察此差别。相对论质量和能量[自读教材·抓基础]1．质能关系式E＝mc 2 。式中 m 是物体的质量，E 是它具有的能量。由此可见，物体质量越大，其蕴含1.相对论速度变换公式 v＝，当 u≪c，v′≪c 时，v＝u＋v′，满足经典力学速度合成关系。2．物体的质量与能量的对应关系：E＝mc2。3．物体运动质量 m 与静质量 m0的关系：m＝。4．运动物体的相对论动能表达式：Ek＝m0c2[－1]的能量越大。能量与质量成正比。2．相对论质量m＝(m0指静质量)；与静质量对应的静能量为 E0＝m0c 2 。[跟随名师·解疑难]1．对质速关系 m＝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的速度的增大而增大。(2)v ≪c 时，()2＝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无关。(3)微观粒子的速度很高，因此粒子运动的质量明显大于静质量。若物体运动速率无限接近光速时，其相对论质量也将无限增大，其惯性也将无限增大，其运动状态的改变也就越困难。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对应。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静质能。(2)对于一个以速率 v 运动的物体，...