1、 复复 习习1.狭义相对性原理狭义相对性原理在不同的惯性参考系，一切物理规律在不同的惯性参考系，一切物理规律都是都是相同的。相同的。2.光速不变原理光速不变原理真空中的光速在不同的惯性参考系中真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同是相同的，的，光速与光源、观察者间的光速与光源、观察者间的相对运动没有相对运动没有关系。关系。1.1.“同时同时”的相对性的相对性2 2.动尺变短动尺变短3 3.动钟动钟变慢变慢021ttcv201llcv新知预习新知预习一一.相对论相对论速度变换速度变换公式：公式：设设高速行驶的火车的对地速度为高速行驶的火车的对地速度为v，车上，车上的人以速度的人以速度u沿沿着火车
2、前进的方向相对火车着火车前进的方向相对火车运动，那么运动，那么人人相对相对地面的地面的速度速度 ，若人和车的运动方向若人和车的运动方向相反，式中相反，式中u取取_.21ucuuvv负值负值二二.相对论相对论质量质量1.1.经典力学经典力学:物体的质量是物体的质量是_的的,一定的力作用在物体上，一定的力作用在物体上，产生一定的产生一定的_,_,经过足够长的时间后经过足够长的时间后,物体可以达到任意物体可以达到任意的速度的速度.2.2.相对论相对论:物体的质量随物体速度的增加而物体的质量随物体速度的增加而_._.物体以速度物体以速度v运动时的质量运动时的质量m与静止时的质量与静止时的质量m0 0之
3、间的关系是之间的关系是:_.:_.三、质三、质能能方程：方程：式式中中E是物体具有的是物体具有的能量，能量，m是物体的质量是物体的质量.不变不变加速度加速度增大增大E=mc2 021cmm v新知预习新知预习一一、对相对论、对相对论的速度变换的速度变换公式的理解公式的理解u v车对地的速度为车对地的速度为v，人对车的速度为，人对车的速度为u 地面上的人看到车上人地面上的人看到车上人相对地面相对地面的速度为：的速度为：21uuuc vv如果如果车上人运动方向与火车运动方向车上人运动方向与火车运动方向相反相反，则，则u 取负值。取负值。这是相对论的速度叠这是相对论的速度叠加公式。如果加公式。如果u
4、c，则则uc；如果；如果uc(光速光速)，则，则uc与与相对论的时空概念相相对论的时空概念相协调！协调！1当物体运动方向与参考系相对地面的运动当物体运动方向与参考系相对地面的运动方向相反方向相反时，公式中的时，公式中的u取负取负值值2若物体运动方向与参考系运动若物体运动方向与参考系运动方向不共线方向不共线，此式，此式不不可用可用3由公式可知：由公式可知：u一定比一定比uv小，但当小，但当u和和v都比都比c小小得多得多时，可认为时，可认为uuv，这就是低速下的近似，即经，这就是低速下的近似，即经典力学中的速度叠加典力学中的速度叠加4当当uvc时，时，uc，证明了光速是速度的极限，证明了光速是速度
5、的极限，也反证了光速不变原理也反证了光速不变原理一一、对相对论、对相对论的速度变换的速度变换公式的理解公式的理解例例1.地球地球上一观察者，看见一飞船上一观察者，看见一飞船A以以速度速度2.5l03 ms从他身边从他身边飞过，另一飞船飞过，另一飞船B以以速度速度2.0l08ms 跟随跟随A飞行。求：飞行。求：（1）A上的乘客看到上的乘客看到B的相对速度；的相对速度；（2）B上的乘客看到上的乘客看到A的相对速度。的相对速度。中中国国航航天天A中中国国航航天天B解解：(1)设地球为设地球为K系，飞船系，飞船A为为K系系。可知。可知K系相对系相对K系是速度系是速度为为K系系K系系=v2.5108 m
6、/s v飞船飞船B 在在K系中的速度为系中的速度为=ux2.0108 m/s ux飞船飞船B 在在K系系中的速度为中的速度为1u=xvvc2uxux2.5108=2.01089.010162.51082.01081=1.125108 m/s 一一、对相对论、对相对论的速度变换的速度变换公式的理解公式的理解例例1.地球地球上一观察者，看见一飞船上一观察者，看见一飞船A以以速度速度2.5l03 ms从他身边从他身边飞过，另一飞船飞过，另一飞船B以以速度速度2.0l08ms 跟随跟随A飞行。求：飞行。求：（1）A上的乘客看到上的乘客看到B的相对速度；的相对速度；（2）B上的乘客看到上的乘客看到A的相
7、对速度。的相对速度。中中国国航航天天A中中国国航航天天B(2)设地球为设地球为K系，系，飞船飞船B为为K系系。可知可知K系相对系相对K系是速度为系是速度为K系系K系系=v2.0108 m/s v飞船飞船A 在在K系中的速度为系中的速度为=ux2.5108 m/s ux飞船飞船A 在在K系系中的速度为中的速度为1u=xvvc2uxux2.0108=2.51089.010162.01082.51081=1.125108 m/s 一一、对相对论、对相对论的速度变换的速度变换公式的理解公式的理解二、对相对论质量和质能方程的理解二、对相对论质量和质能方程的理解021mmcv1.相对论质量：相对论质量：物
8、体的质量会随物体的速度的增大而增大，物体物体的质量会随物体的速度的增大而增大，物体以速度以速度v运动时的质量运动时的质量m与静止时的质量与静止时的质量m0之间的关系之间的关系m为运动为运动质量质量m0为静止质量为静止质量 (1)vc时，时，()20此时有此时有mm0，也就是说：低速运动的物体，也就是说：低速运动的物体，可认为其质量与物体的运动状态无关可认为其质量与物体的运动状态无关cv(2)物体的运动物体的运动速率无限接近光速速率无限接近光速时，其相对论时，其相对论质量也将无限质量也将无限增大增大，其惯性也将无限增大其运动状态的改变也就越难，所，其惯性也将无限增大其运动状态的改变也就越难，所以
9、以超光速是不可能超光速是不可能的的 微观粒子的速度很高，它的质量明显微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于的大于静止质量。在静止质量。在研究制造回旋加速器时研究制造回旋加速器时必须必须考虑相对论效应的影响。考虑相对论效应的影响。1988年，年，中国中国第一第一座高能座高能粒子加速器粒子加速器北京北京正负电子对撞机首正负电子对撞机首次对次对撞撞成功！成功！二、对相对论质量和质能方程的理解二、对相对论质量和质能方程的理解例例2.如如一观察者测出电子质量为一观察者测出电子质量为2m。问。问电子速度为多少？（电子速度为多少？（m。为电子的静止质量）为电子的静止质量）解解：设电子的速度为：设电子的速度为
10、v，根据相对论质速关系：根据相对论质速关系：00221mmcv2112cv3=0.8662ccv二、对相对论质量和质能方程的理解二、对相对论质量和质能方程的理解物体的能量和质物体的能量和质量量之间之间存在密切存在密切的联系的联系，它们的，它们的关系关系是：是：2Emc这这就是著名的爱因斯坦质能方程。就是著名的爱因斯坦质能方程。二、对相对论质量和质能方程的理解二、对相对论质量和质能方程的理解2.质能关系质能关系：2Emc021mmcv022=1EEcv(1)质质能方程表达了物体的能方程表达了物体的质量质量和它所和它所具有的具有的能量能量之间的关之间的关系。系。k0 EEE静止时的能量静止时的能量
11、运动时的能量运动时的能量物体的动能物体的动能二、对相对论质量和质能方程的理解二、对相对论质量和质能方程的理解其中其中E0m0c2为物体相对为物体相对于参考系静止时的能量于参考系静止时的能量(2)在相对论下，运动物体在相对论下，运动物体的动能的动能Ekmc2m0c2.(3)物体的能量变化物体的能量变化E与质量变化与质量变化m的对应关系的对应关系为为:Emc2.例例3.太阳太阳由于向四面空间辐射能量由于向四面空间辐射能量，每秒，每秒损失了质量损失了质量 4109 kg。求太阳的求太阳的辐射功率辐射功率。解解：设太阳的辐射功率为：设太阳的辐射功率为P：221mcmcPt926268 2=4 10(3
12、 10)3.6 10 J/s =3.6 10 WP代入数据：二、对相对论质量和质能方程的理解二、对相对论质量和质能方程的理解例例4.一一个电子从静止开始加速到个电子从静止开始加速到0.1c 的速度的速度，需要对它作多少功？，需要对它作多少功？速度从速度从0.9 c 加速到加速到0.99 c 又要作多少功？又要作多少功？解解：设：设将将电子加速到电子加速到0.1c所需做功为所需做功为W：220Wmcm c22201cm cm v223201=(12.57 10 eV)=1cWm cv二、对相对论质量和质能方程的理解二、对相对论质量和质能方程的理解例例4.一一个电子从静止开始加速到个电子从静止开始
13、加速到0.1c 的速度的速度，需要对它作多少功？，需要对它作多少功？速度从速度从0.9 c 加速到加速到0.99 c 又要作多少功？又要作多少功？同理，设同理，设将将电子从电子从0.9c加速到加速到0.99c所需做功为所需做功为W：221Wm cmc222122020111ccm cmm cmvv623211=()0.511 101 0.991 0.9 2.45 10=eVW二、对相对论质量和质能方程的理解二、对相对论质量和质能方程的理解一一.相对论相对论的速度变换的速度变换公式公式二二.相对论相对论质量质量三三.质质能方程能方程21uuuc vv021mmcv2Emc1 1.课本课本作业作业2.2.活页练习活页练习
