Giáo án Vật lý 12 - THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP pptx

THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

I / MỤC TIÊU :
 Hiểu được sự tất yếu của việc ra đời thuyết tương đối hẹp. Hiểu được
các tiên đề Anh-xtanh.
 Biết một số kết quả của thuyết tương đối hẹp; hiểu hệ thức Anh-xtanh
giữa năng lượng và khối lượng.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Chuẩn bị một vài mẩu chuyện viễn tưởng về thuyết tương đối
hẹp (chẳng hạn nội dung một số phim truyện viễn tưởng).
2 / Học sinh :
Ôn lại một số kiến thức về Cơ học ở lớp 10 (định luật cộng vận
tốc, định luật II Niu-tơn dưới dạng độ biến thiên động lượng…).
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Xem SGK trang 282 sau tựa đề.

GV : GV đặt vấn đề vào bài như
HS : Vận tốc c của ánh sáng truyền
trong chân không là không đổi đối
với mọi hệ quy chiếu.
HS : Xem SGK trang 283
HS : 3.10
8
( m / s ).

HS : Thả một vật rơi tự do trên con
tàu (hoặc trên máy bay) chuyển động

đều.
Hoạt động 2 :
HS : Xem SGK trang 283

HS : Chứng minh công thức 67.1
trang 283 trong SGK.
HS : Chiều dài của thanh đã bị co lại
theo phương chuyển động.
HS : Chứng minh công thức 67.2
trang 283 trong SGK.
HS : Thời gian là tương đối.
HS : Quan sát hình minh họa.
SGK.
GV : GV nêu lên các hạn chế của cơ
học cổ điển.

GV : GV trình bày hai tiên đề Anh-
xtanh.
GV : Vận tốc lớn nhất mà em biết có
giá trị bằng bao nhiêu ?
GV : GV yêu cầu HS nhắc lại
nguyên lí tương đối của cơ học cổ
điển bằng một ví dụ cụ thể.
GV : GV trình bày hệ quả thứ nhất
của thuyết tương đối : sự co của độ
dài.
GV : GV yêu cầu HS làm một bài
toán cụ thể để minh họa hệ quả thứ
nhất.
GV : Nêu ý nghĩa của kết quả thu

được.

Hoạt động 3 :
HS : Động của 1 vật là đại lượng đo
bằng tích của khối lượng và vận tốc
của vật.
HS : Động lượng là đại lượng đặc
trưng cho sự truyền chuyển động
giữa các vật tương tác.
HS :

F
= m

a

HS :

F
= m

a
= m .
t
vv




'

=
t
vm









=
t
p





HS :

p
= m .

v
=
2
2
0

1
c
v
m

.

v


HS :
2
2
0
1
c
v
m


HS : m
0

GV : GV yêu cầu HS làm một bài
toán cụ thể để minh họa hệ quả thứ
hai.
GV : Nêu ý nghĩa của kết quả thu
được.
GV : GV tận dụng các hình minh
họa 67.1 SGK để giúp HS hình dung

cụ thể hơn.
GV : Động lượng là gì ?

GV : Hãy cho biết ý nghĩa vật lý của
động lượng là gì ?

GV : Viết biểu thức định luật II
Newton biểu diễn mối quan hệ giữa
lực, khối lượng và gia tốc ?
GV : Viết biểu thức định luật II Niu-
tơn dưới dạng độ biến thiên động
lượng ?
GV : Trong thuyết tương đối, động
HS : Hệ quy chiếu.

HS : Để thấy rõ là thông thường ta có
:
m = m
o

Hoạt động 4 :
HS : E = m . c
2
=
2
2
0
1
c
v

m

. c
2

HS : Khi vật có khối lượng m thì nó
có một năng lượng E và ngược lại ?
HS : Tỉ lệ với nhau.

HS : Khối lượng cũng thay đổi một
lượng
m tương ứng và ngược lại.
HS : E = m
0
. c
2

HS : E  m
0
c
2
+
2
1
m
0
c
2

HS : m
0
c
2

lượng tương đối tính của một chất
điểm chuyển động với vận tốc

v
cũng được định nghĩa bằng công
thức giống như trong cơ học cổ điển.
Viết biểu thức ?
GV : Đại lượng nào gọi là khối
lượng tương đối tính ?
GV : Đại lượng nào gọi là khối
lượng nghỉ.
GV : Khối lượng của một vật có tính
tương đối, giá trị của nó phụ thuộc
vào cái gì ?
GV : Tính m với v = 800km/h ( vận
tốc trung bình của máy bay phản lực
chở khách ) ?
GV : GV trình bày hệ thức giữa
năng lượng và khối lượng ?

GV : GV trình bày ý nghĩa của hệ
HS :
2
1
m

0
c
2

HS : Năng lượng nghỉ + động năng

HS : Được bảo toàn.

HS : Không nhất thiết được bảo toàn.


HS : Năng lượng toàn phần

thức giữa năng lượng và khối lượng
?
GV : Hai đại lượng này có mối quan
hệ với nhau như thế nào ?
GV : Khi năng lượng E thay đổi thì
dẫn đến cái gì thay đổi ?
GV : Khi v = 0 thì năng lượng E
được xác định như thế nào ?
GV : Khi v << c thì năng lượng E
được xác định như thế nào ?
GV : Thế nào là năng lượng nghỉ ?
GV : Thế nào là động năng của một
vật ?

GV : Thế nào là năng lượng toàn
phần ?
GV : Theo vật lý học cổ điển, đối

với hệ kín khối lượng nghỉ và năng
lượng nghỉ có đặc điểm gì ?
GV : Theo thuyết tương đối, đối với
hệ kín khối lượng nghỉ và năng
lượng nghỉ có đặc điểm gì ?
GV : Theo thuyết tương đối, đối với
hệ kín cái gì được bảo toàn ?

IV / NỘI DUNG :
1. Hạn chế của cơ học cổ điển
2. Các tiên đề Anh – xtanh
 Tiên đề I (nguyên lí tương đối) : Hiện tượng vật lí diễn ra như nhau
trong các hệ quy chiếu quán tính.
 Tiên đề II (nguyên lí về sự bất biến của vận tốc ánh sáng) : Vận tốc
của ánh sáng trong chân không có cùng độ lớn bằng c trong mọi hệ
quy chiếu quán tính, không phụ thuộc vào phương truyền và vào vận
tốc của nguồn sáng hay máy thu :
Hệ quả :
- Sự co của độ dài : Độ dài của một thanh bị co lại dọc theo phương
chuyển động của nó;
- Sự dãn của khoảng thời gian : Đồng hồ gắn với quan sát viên chuyển
động chạy chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên.
3. Hệ thức Anh – xtanh giữa năng lượng và khối lượng.
a) Khối lượng tương đối tính
Động lượng tương đối tính của một chất điểm chuyển động với vận
tốc v được định nghĩa
2
2
1
o

m
p mv v
v
c
 

ur r r

Trong đó đại lượng
m =
2
2
1
o
m
v
c


gọi là khối lượng tương đối tính của chất điểm chuyển động, và m
o

gọi là khối lượng nghỉ.
b) Hệ thức giữa năng lượng và khối lượng
E = mc
2
=
2
2
2

1
o
m
c
v
c


Theo hệ thức này, khi vật có khối lượng m thì nó cũng có một năng
lượng E, và ngược lại, khi vật có năng lượng E thì nó có khối lượng m. Hai
đại lượng này luôn tỉ lệ với nhau. Khi năng lượng thay đổi lượng E thì khối
lượng cũng thay đổi một lượng m tương ứng và ngược lại.
E = m.c
2

Các trường hợp riêng.
+ Khi v = 0 thì E = E
o
= m
o
.c
2
.E
o
được gọi là năng lượng nghỉ
+ Khi v << c (với các trường hợp của cơ học cổ điển) hay
v
c
<< 1, ta
có

2
2
2
2
1 1
1
2
1
v
c
v
c

 

, và do đó E
2 2
1
2
o o
m c m v
 

Như vậy, khi vật chuyển động, năng lượng toàn phần của nó bao gồm
năng lượng nghỉ và động năng của vật.
Đối với hệ kín, khối lượng nghỉ và năng lượng nghỉ tương ứng không
nhất thiết được bảo toàn, nhưng vẫn có định luật bảo toàn của năng lượng
toàn phần E, bao gồm năng lượng nghỉ và động năng.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2

Xem bài 69