Giáo án Vật lý lớp 12 - Chương 8: Sơ lược về thuyết tương đối hẹp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Giáo án Vật lý lớp 12 - Chương 8: Sơ lược về thuyết tương đối hẹp" là tài liệu dành cho các thầy cô giáo tham khảo phục vụ cho bài giảng của mình, giúp các em lớp 12 hiểu và phát biểu được hai tiên đề của thuyết tương đối hẹp. Nêu được hệ quả của thuyết tương đối về tính tương đối của không gian và thời gian. Mời quý thầy cô và các em cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo án Vật lý lớp 12 - Chương 8: Sơ lược về thuyết tương đối hẹp

CHƯƠNG VIII: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP Tiêt 83: THUY ́ ẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP Ngày 05/03/2019 soạn Ngày / /2019 giảng Lớp 12A4 12A5 12A7 Sĩ số I. MỤC TIÊU : 1. Kiên th ́ ưc: ́ Hiểu và phát biểu được hai tiên đề của thuyết tương đối hẹp. Nêu được hệ quả của thuyết tương đối về tính tương đối của không gian và thời gian. 2. Ky năng: ̃ Dựa vào thuyết tương đối giải thích sự liên hệ giữa không gian và thời gian, sự thay đổi khối lượng của vật chuyển động, năng lượng của vật. 3. Thai đô: ́ ̣ II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên: Nội dung về tính tương đối của chuyển động theo cơ học cổ điển. Một vài mẩu truyện viễn tưởng về thuyết tương đối (nội dung một số phim truyện viễn tưởng) 2. Học sinh: Ôn lại một số kiến thức lớp 10 phần cơ học. (cộng vận tốc, các định luật Niutơn, động lượng...) III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Hoạt động 1: Ổn định tổ chức và vào bài mới. Hoạt động của HS Hoạt động của GV Ổn định lớp Thực hiện theo yêu cầu của GV Giới thiệu qua nội dung và mục tiêu chương VIII Gv nhận xét. Hoạt động 2: Hạn chế của cơ học cổ điển. Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức + khối lượng và kích thước + Một chiếc ôtô chuyển động 1. Hạn chế của cơ học cổ của ôtô không đổi. Vận tốc thẳng biến đổi đều đại lượng điển. thay đổi vật lý nào không thay đổi? đại + Cơ học cổ điển (cơ học Niu lượng nào thay đổi ? tơn) không còn đúng đối với + Vận tốc thay đổi phụ thuộc + Vậy vận tốc thay đổi phụ những trường hợp vật chuyển vào việc chọn hệ quy chiếu thuộc vào yếu tố nào? lấy ví động với tốc độ gần bằng tốc dụ ? độ ánh sáng Ví dụ: (từng học sinh lấy ví + Nhưng đến cuối thế kỷ XIX
dụ cụ thể) đến đầu thế kỷ XX khoa học phát triển đã làm thí nghiệm cho thấy vận tốc của ánh sáng truyền trong môi trường chân không là 300000km/s (bất biến) không phụ thuộc vào nguồn sáng đứng yên hay chuyển động Hoạt động 3: Các tiên đề của Anhxtanh. + Năm1905 Anhxtanh đã xây 2. Các tiên đề của Anhxtanh. dựng thuyết tổng quát hơn gọi Tiên đề I (nguyên lí tương đối): là thuyết tương đối hẹp Anh Các định luật vật lý (cơ học, + Mọi định luật vật lý đều xtanh điện từ học…) có cùng một xảy ra như nhau trong mọi hệ + Từ thí nghiệm về vận tốc của dạng như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính ánh sáng trong chân không ta rút quy chiếu quán tính. + Nếu ánh sáng phát ra cùng ra được điều gì? Hiện tượng vật lí diễn ra như chiều chuyển động của xe thì + Cho một đèn phát ra ánh sáng, nhau trong các hệ quy chiếu tốc độ của nguồn sáng là v+c. đèn đó được đặt lên một xe quán tính. Nếu ánh sáng phát ra ngược chuyển động với tốc độ là v Tiên đề II (nguyên lí về sự bất chiều chuyển động của xe thì trong môi trường chân không. biến của tốc độ ánh sáng): tốc độ của nguồn sáng là cv Hãy xác định tốc độ của nguồn Tốc độ ánh sáng trong chân + theo thí nghiệm đo được thì sáng theo: không có cùng độ lớn bằng c tốc độ ánh sáng trong hai cơ học cổ điển: khi ánh sáng trong mọi hệ quy chiếu quán trường hợp đo được là như phát ra cùng chiều với chiều tính, không phụ thuộc vào nhau không thay đổi chuyển động của xe và ngược phương truyền và vào tốc độ chiều với chiều chuyển động của nguồn sáng hay máy thu: + Phát biểu hai tiên đề của xe ? c=299 792 458m/s 3.108m/s theo Anhxtanh? Đây là giá trị tốc độ lớn nhất + Hãy rút ra kết luận về hai tiên của hạt vật chất trong tự nhiên đề của Anhxtanh (hiện nay) Hoạt động 4: Các hệ quả của thuyết tương đối hẹp + Sự co lại của độ dài và sự + Từ thuyết tương đối hẹp của 3. Hệ quả của thuyết tương chậm lại của đồng hồ chuyển Anhxtanh người ta đã xây dựng đối hẹp: động hai hệ quả nào? a) Sự co của độ dài: + Hs đọc SGK nêu hệ quả + Nêu hệ quả sự co lại của độ Độ dài của một thanh bị co lại dài? dọc theo phương chuyển động + C1: = 0,8m +C1: Hãy tính độ co chiều dài của nó của một cái thước có chiều dài (1) riêng 1m chuyển động với tốc lo: độ dài riêng: độ dài của thanh độ v = 0,6c khi đứng yên dọc theo trục tọa + C2: độ trong hệ quy chiếu K = 1,25giờ l: độ dài của thanh đo được Đồng hồ chuyển động chạy
chậm hơn đồng hồ gắn với trong hệ K, khi thanh chuyển quan sát viên đứng yên là 0,25 động với tốc độ v dọc theo trục giờ = 900giây. tọa độ trong hệ K b) Sự chậm lại của đồng hồ chuyển động: + Nêu hệ quả sự chậm lại của Đồng hồ gắn với quan sát viên đồng hồ chuyển động? chuyển động chạy chậm hơn + C2: Sau một giờ tính theo đồng hồ gắn với quan sát viên đồng hồ chuyển động với tốc đứng yên. + Khái niệm không gian và độ v = 0,6c thì đồng hồ chạy (2) thời gian là tương đối nó phụ chậm hơn đồng hồ gắn với : khoảng thời gian đo được theo thuộc vào việc chọn hệ quy quan sát viên đứng yên bao nhiêu đồng hồ gắn vào quan sát viên chiếu quán tính giây? đứng yên + Đọc SGK công thức (2) đã : khoảng thời gian đo được theo được thực nghiệm xác nhận... + Từ hai hệ quả ta nhận xét gì đồng hồ chuyển động (phần chữ in nhỏ) về khái niệm không gian và thời gian? Hoạt động 5 : Củng cố,dặn dò Hoạt động của HS Hoạt động của GV Thực hiện theo yêu cầu của giáo viên Củng cố kiến thức: Hs ghi nhớ nhiệm vụ học tập Bài tập 3 & 4 SGK. Về nhà: Đọc bài mới IV .Rút kinh nghiệm: …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………… Tiết 84: HỆ THỨC ANHXTANH GIỮA KHỐI LƯỢNG & NĂNG LƯỢNG Ngày 05/03/2019 soạn Ngày / /2019 giảng Lớp 12A4 12A5 12A7 Sĩ số I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức:
Nêu được hệ quả của thuyết tương đối về tính tương đối của khối lượng và về mối quan hệ giữa khối lượng và năng lượng . Viết được hệ thức Anhxtanh giữa khối lượng và năng lượng và giải được các bài tập vận dụng hệ thức này. 2. Kĩ năng: Giải được các bài tập áp dụng hệ thức Anhxtanh. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: 2. Chuẩn bị của trò: Học bài cũ . Ôn khái niệm động lượng ở lớp 10 III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Hoạt động 1: Ổn định tổ chức và vào bài mới. Hoạt động của HS Hoạt động của GV Ổn định lớp Thực hiện theo yêu cầu của GV Kiêm tra bai cu ̉ ̀ ̃: 1. Nêu hai tiên đề của Anh xtanh và các hệ quả của thuyết tương đối hẹp 2. Bài tập 3. 4SGK? Gv nhận xét. Hoạt động 2: Tìm hiểu khối lượng tương đối tính Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức + Động của lượng của một + Động lượng của một vật là 1) Khối lượng tương đối tính vật là đại lượng đo bằng gì? Viết biểu thức? Hãy cho + Động lượng tương đối tính của tích của khối lượng và vận biết ý nghĩa vật lý của động một chất điểm chuyển động với vận tốc của vật. lượng ? tốc v được định nghĩa + Động lượng là đại lượng (1) đặc trưng cho sự truyền + Trong thuyết tương đối, Trong đó đại lượng chuyển động giữa các vật động lượng tương đối tính m = (2) tương tác. của một chất điểm chuyển gọi là khối lượng tương đối tính của + động với vận tốc cũng được chất điểm chuyển động, và mo gọi là định nghĩa bằng công thức khối lượng nghỉ. giống như trong cơ học cổ điển. Viết biểu thức? + Cơ học cổ điển chỉ xét những vật + Khối lượng của vật có + Thông báo m khối lượng chuyển động với tốc độ
sánh khối lượng tương đối tính và khối lượng nghỉ? + C1: Tính khối lượng tương đối tính m của một người có khối lượng nghỉ mo=60kg chuyển động với tốc độ 0,8c. Hoạt động 3: Tìm hiểu hệ thức giữa năng lượng và khối lượng + Hs tham khảo SGK + Nêu hệ thức giữa năng 2) Hệ thức giữa năng lượng và lượng và khối lượng và ý khối lượng nghĩa của hệ thức. Hướng + E = mc2 = (3) dẫn hs đọc SGK và trả lời các Khi vật có khối lượng m thì nó câu hỏi sau: cũng có một năng lượng E, và ngược + Khi vật có khối lượng m + Theo hệ thức hai đại lượng lại, khi vật có năng lượng E thì nó có thì nó có một năng lượng E năng lượng toàn phần và khối khối lượng m. Hai đại lượng này và ngược lại. Hai đại lượng của vật có mối quan luôn tỉ lệ với nhau. lượng này luôn tỉ lệ với hệ với nhau như thế nào? E = mc2 nhau. + Khi năng lượng ΔE thay đổi Khi năng lượng thay đổi lượng ΔE thì dẫn đến đại lượng nào thì khối lượng cũng thay đổi một + Khối lượng cũng thay đổi thay đổi? lượng Δm tương ứng và ngược lại. một lượng Δm tương ứng ΔE = Δm.c2 (4) và ngược lại. + Các trường hợp riêng. Khi v = 0 thì E = Eo = mo.c2 (5) Eo được gọi là năng lượng nghỉ + E = Eo = mo c2: + Khi v = 0 thì năng lượng E Khi v
tương đối thì như thế nào? + Theo thuyết tương đối, đối với hệ kín đại lượng nào được bảo toàn? Hoạt động 4: Vận dụng cho phôtôn Hướng dẫn hs vận dụng: 3. Áp dụng cho phôtôn + ; v = c + Năng lượng của phôtôn? + Khối lượng tương đối tính của + = mphc2 Tốc độ của phôtôn? phôtôn: mph = (7) mph = + Khối lượng nghỉ của phôtôn + moph = 0 + Khối lượng tương đối tính moph= moph=0 (8) của phôtôn? + Khối lượng nghỉ của phôtôn? Hoạt động 5 : Củng cố,dặn dò Hoạt động của HS Hoạt động của GV Thực hiện theo yêu cầu của giáo viên Củng cố kiến thức: Hs ghi nhớ nhiệm vụ học tập ̀ ̣ Bai tâp 3/259SGK IV .Rút kinh nghiệm: …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………… Tiết 85: BÀI TẬP VỀ HỆ THỨC ANHXTANH Ngày 06/03/2019 soạn Ngày / /2019 giảng Lớp 12A4 12A5 12A7 Sĩ số I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: Viết được hệ thức Anhxtanh giữa khối lượng và năng lượng và giải được các bài tập vận dụng hệ thức này. Nêu được hệ quả của thuyết tương đối về tính tương đối của không gian và thời gian và vận dụng để giải bài tập có liên quan. 2. Kĩ năng: Hệ thống kiến thức
Rèn luyện kỹ năng tính toán bằng số (chuyển đổi đơn vị, làm tròn số có nghĩa …). 3. Thái độ: Tình cảm: ý thức tự học. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: Hệ thống câu hỏi và bài tập 2. Chuẩn bị của trò: Làm bài tập trong SGK và SBT. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ Hoạt động của HS Hoạt động của GV Ổn định lớp Thực hiện theo yêu cầu của GV Kiêm tra bai cu ̉ ̀ ̃: Nêu hai tiên đề của Anh xtanh và các hệ quả của thuyết tương đối hẹp Gv nhận xét. Hoạt động 2: Vận dụng công thức về hệ quả của thuyết tương đối hẹp Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức
l = lo Bài 1: Tính độ co chiều dài của Bài 1: Độ dài l của thanh, khi thanh lo: độ dài riêng: độ dài của một cái thước có chiều dài riêng chuyển động thanh khi đứng yên trong hệ 30cm, chuyển động với tốc độ v l = lo= 18cm quy chiếu K = 0,8c. Vậy thước đã bị co lại so lúc đầu l: độ dài của thanh đo dược + Độ co lại theo phương chuyển một đoạn: 3018 = 12cm trong hệ K, khi thanh chuyển động độ dài theo tỉ lệ nào? động với tốc độ v + Bài 2: Khoảng thời gian đo được : khoảng thời gian đo được Bài 2: Một đồng hồ chuyển theo đồng hồ gắn với quan sát viên theo đồng hồ gắn vào quan động với tốc độ v = 0,8c. Hỏi đứng yên sát viên đứng yên sau 30 phút (tính theo đồng hồ = = 50 ph : khoảng thời gian đo được đó) thì đồng hồ này chậm hơn theo đồng hồ chuyển động đồng hồ gắn với quan sát viên Vậy đồng hồ này chậm hơn đồng đứng yên bao nhiêu giây hồ gắn với quan sát viên đứng yên: 50 – 30 = 20 ph + Nêu công thức sự chậm lại của đồng hồ chuyển động? cho biết tên các đại lượng trong biểu thức? Hoạt động 3: Vận dụng hệ thức giữa năng lượng và khối lượng
Tóm tắt: Bài 3: Một hạt có động năng Bài 3: Wđ = moc2. v? bằng năng lượng nghỉ của nó. Tính tốc độ của hạt. + Bài 4: + + Hệ thức giữa năng lượng và , với khối lượng + Biểu thức năng lượng toàn phần của hạt. + Từ (1) & (2) tìm v Tóm tắt: v = 3.108.0.4 = 1,65.108m/s. U = 105 V. Tìm v? Bài 4: Tính tốc độ của 1 + Wđ – Wđo = eU êlectron được tăng tốc bởi hiệu + E = Wđ + moc2 điện thế 105V Wđ = E moc2 = mc2 moc2 + Định lí động năng? = moc2 + Từ biểu thức năng lượng toàn = phần. Hãy xác định động năng theo năng lượng toàn phần và năng lượng nghỉ. + Hướng dẫn hs đặt . Tìm b v Hoạt động 4: Củng cố Cơ học Newton Cơ học tương đối tính
a) Phương trình chuyển động: b) Xung lượng:
c) Khối lượng: m d) Động năng:
e) năng lượng nghỉ: 0 moc2 f) Liên hệ giữa năng lượng và động lượng IV .Rút kinh nghiệm: …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………