2015-2016学年高中物理 第六章 相对论 第4节 相对论的速度变换公式 质能关系教案 教科版选修3-4.doc

四、相对论的速度变换公式 质能关系 教学目标 ‎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 重点难点 重点：三个结论的理解应用 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 设计思想 本节的重点是：在狭义相对论的两个原理基础上，进一步强调在光速极限条件下，经典的伽利略速度叠加的法则不再适用，而要用相对论条件下由洛伦兹变换得到的速度叠加公式。注意教科书中得到的相对论推论式只适用于在同一直线匀速运动的条件，其他情况较复杂。质速关系结论揭示了质量和速度的相互联系，突破难点的关键是明确物体的速度v永远小于光速，其运动质量总要大于静止质量。著名的爱因斯坦质能方程揭示了质量和能量的相互联系，要进一步了解这是能量的另一种形式，物体的静能量与静质量相关。‎ 教学资源 多媒体课件 教学设计 ‎【课堂引入】‎ 在前面的学习中，遗留一个问题，那就是经典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。‎ ‎【课堂学习】‎ 学习活动一：相对论的速度变换 ‎【PPT展示】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：v=‎ 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。‎ ‎【PPT展示】‎ ‎（1）当v′= uc时 ‎（2）当v′=c u=c时 ‎（3）当v′=-c u=时 4‎ ‎（学生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v=c，v′+u=c，可见v＜（v′+u）并且v＜c。由此可以看出，合速度比（v′+u）要小，这与经典速度合成完全不同。‎ 生2：第二问中v=cv′+u=‎2c，与上面同学分析是一致的。‎ 生3：第三问中v=-c，表示合速度大小仍然为c，方向与u相反，从二、三两个结果可以看出，v′=c时，不论u如何取值，在什么参考系中观察，光速都是c。‎ ‎（对于低速物体v′与u与光速相比很小时，根据公式v=可知v′u