Bài 51
HỆ THỨC ANHXTANH GIỮA
NĂNG LƯỢNG VÀ KHỐI LƯỢNG
I.MỤC TIÊU:
- Nắm được công thức và ý nghĩa vật lí về khối lượng tương đối tính.
- Hiểu được hệ thức giữa năng lượng và khối lượng, các trường hợp riêng.
- Trên cơ sở hệ thức Anhxtanh, HS hiểu được ý nghĩa vật lí của nĩ, vận dụng hệ thức giải
được bài tập.
II.CHUẨN BỊ:
-GV: chuẩn bị cc Bài tốn với nội dung vận dụng kiến thức của Bài.
-HS: Ôn tập các kiến thức cơ học lớp 10: Động lượng, định lí cộng vận tốc, định luật II
Newton với độ Bàiến thiên động lượng.
III.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
1) Kiểm tra (5’):
-Cho HS trả lời câu hỏi trắc nghiệm đ chuẩn bị sẵn trong phiếu học tập v Yêu cầu HS giải
Bài tập 4 (SGK) ở Bài học trước.
2) Giảng Bài mới:
Hoạt động 1. (15’) KHỐI LƯỢNG TƯƠNG ĐỐI TÍNH.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
-Nu vấn đề, dẫn dắt đưa ra
công thức động lượng và
khối lượng tương đối tính;
hiểu ý nghĩa vật lí các đại
lượng trong các Biểu thức.
-Gợi ý bằng cc Câu hỏi:
H. Viết công thức động
lượng và độ Bàiến thiên
động lượng trong cơ học cổ
điển?
+ Trình by khi niệm động
lượng trong thuyết tương đối
và rút ra công thức:
0
2
2
1
m
m
v
C
H. Hy tính khối lượng vật
chuyển động với vận tốc v =
800km/h?
+ Yêu cầu HS nhận xt kết
quả.
-Suy nghĩ, trả lời Câu hỏi:
+ cĩ thể trả lời:
P mv
mv m v
P
F
t t t
d P
hay F
dt

ur r
r r
ur
ur
ur
ur
-Thảo luận nhĩm, giải Bài tốn.
+ Đổi v = 800km/h= 0,2km/s
+ Xác định 2
20
v
m m
C
-Nêu nhận xét; trường hợp vật
chuyển động với vận tốc v <<
C thì khối lượng của vật được
bảo toàn.
Vật có khối lượng m, chuyển
động với vận tốc
v
r
có động
lượng tương đối tính:
p mv
ur r
với m được tính bằng:
0
2
2
1
m
m
v
C
+ m0 là khối lượng nghỉ của vật
(khối lượng lúc vật đứng yên)
+ m: khối lượng tương đối tính.
Trường hợp vật chuyển động
với v << C thì m m0.
Hoạt động 2. (20’) Hệ thức giữa NĂNG LƯỢNG VÀ KHỐI LƯỢNG
-GV đặt vấn đề và đưa ra hệ
thức 51.3 (SGK). Nhấn
mạnh ý nghĩa của hệ thức
ny.
H. Hy nu nhận xt cơng thức
51.3?
H. Hy viết hệ thức lin hệ
giữa E v m?
-Căn cứ vào hệ thức 51.3
hướng dẫn HS các trường
hợp riêng.
H. Khi vật đứng yên this E
thế nào?
-Giới thiệu năng lượng nghỉ
E0 = m0C2.
+Nêu VD để HS nhận thấy:
dù đứng yên, vật có khối
lượng nhỏ vẫn có năng
lượng nghỉ rất lớn.
+Nu Câu hỏi C3.
-Gợi ý để HS lập Biểu thức
51.3 (SGK)
-Ghi nhận cơng thức 51.3.
Rút ra nhận xt:
+Năng lượng E và khối lượng
m của vật luôn tỉ lệ với nhau.
+Nếu E thay đổi thì m thay
đổi. E = mC2.
-Trao đổi, xác định năng
lượng trong trường hợp riêng
+ v = 0; E0 = m0C2.
-Trả lời Câu hỏi C3.
-Bàiến đổi và thiết lập được
hệ thức:
2 2
0 0
1
2
E m C m v
Với v << C.
-Rút ra nhận xt Biểu thức
51.5
Hệ thức giữa năng lượng toàn
phần và khồi lượng m của vật.
2
20
0
2
2
1
m C
E m C
v
C
+E v m luơn tỉ lệ với nhau với hệ
số tỉ lệ C2.
+Khi năng lượng thay đổi lượng
E thì khối lượng thay đổi lượng
m tương ứng và ngược lại.
E = mC2.
+Trường hợp riêng.
Khi x = 0 thì E0 = m0C2.
E0: năng lượng nghỉ.
Khi v << C thì:
2 2
0 0
1
2
E m C m v
Đặt W = E, ta có:
2 2
0 0
1
2
W m C m v
Năng lượng toàn phần được bào
toàn, năng lượng nghỉ không nhất
H. Nu nhận xét Biểu thức
năng lượng 51.5?
thiết được bào toàn.
Hoạt động 3. (5’) VẬN DỤNG- CỦNG CỐ:
+ GV giới thiệu bài toán: vận dụng hệ thức Anhxtanh cho trường hợp năng lượng của photon,
tìm ra khối lượng nghỉ của phôtơn.
-GV đặt câu hỏi hướng dẫn.
H. Theo thuyết lượng tử ánh sang, Biểu thức
năng lượng của photon có dạng thế nào?
H. Với kí hiệu mp: khối lượng tương đối
tính. Viết Biểu thức năng lượng của photon?
H. xác định khối lượng nghỉ của photon.
Nêu nhận xét?
(Lưu ý HS: photon chuyển động dọc theo tia
sang với vận tốc v = C)
-GV nhận xt, tổng kết nội dung Bài.
Thảo luận nhĩm
+Trả lời Câu hỏi.
+Thực hiện giải Bài tốn.
C nhn thực hiện trn bảng.
-Theo thuyết lượng tử, photon có năng lượng
(1)
hc
-Theo thuyết tương đối:
2 2
02
2
(2)
1
p
m
m C C
v
C
Từ (1) v (2):
m0 = 0 vì v = C
+GV hướng dẫn HS ôn tập và làm bài tập ở nhà.
- Trả lời cc Câu hỏi C2, C3 SGK.
- Lm them Bài tập trong SDB.
IV.RÚT KINH NGHIỆM- BỔ SUNG.