Giáo án sơ lược về thuyết tương đối hẹp lớp12 hay nhất

- Nêu được hệ quả của thuyết tương đối về tính tương đối của không gian và thời gian.. Kỹ năng: - Dựa vào thuyết tương đối giải thích sự liên hệ giữa không gian và thời gian, sự thay đổ

Trang 1

CHƯƠNG VIII: SƠ LƯỢC VỀ THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

Tiết 83: THUYẾT TƯƠNG ĐỐI HẸP

Ngày soạn 05/03/2019

Ngày giảng / /2019

Sĩ số

I MỤC TIÊU :

1 Kiến thức:

- 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 Kỹ 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 Thái độ:

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

Niu-tơn, động lượng )

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

Hoạt động 1: Ổn định tổ chức và vào bài mới.

Thực hiện theo yêu cầu của GV

Ổn định lớp Giới thiệu qua nội dung và mục tiêu chương VIII

Gv nhận xét

Hoạt động 2: Hạn chế của cơ học cổ điển.

+ khối lượng và kích thước của

ôtô không đổi Vận tốc thay

đổi

+ Vận tốc thay đổi phụ thuộc

vào việc chọn hệ quy chiếu

12 13 31

v v v

Ví dụ: (từng học sinh lấy ví dụ

cụ thể)

+ Một chiếc ôtô chuyển động thẳng biến đổi đều đại lượng vật

lý nào không thay đổi? đại lượng nào thay đổi ?

+ Vậy vận tốc thay đổi phụ thuộc vào yếu tố nào? lấy ví dụ ?

+ Nhưng đến cuối thế kỷ XIX 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

1 Hạn chế của cơ học cổ điển.

+ Cơ học cổ điển (cơ học Niu-tơn) không còn đúng đối với những trường hợp vật chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng

Trang 2

Hoạt động 3: Các tiên đề của Anhxtanh.

+ Mọi định luật vật lý đều xảy

ra như nhau trong mọi hệ quy

chiếu quán tính

+ Nếu ánh sáng phát ra cùng

chiều chuyển động của xe thì

tốc độ của nguồn sáng là v+c

Nếu ánh sáng phát ra ngược

chiều chuyển động của xe thì

tốc độ của nguồn sáng là c-v

+ theo thí nghiệm đo được thì

tốc độ ánh sáng trong hai

trường hợp đo được là như

nhau không thay đổi

+ Phát biểu hai tiên đề

+ Năm1905 Anh-xtanh đã xây dựng thuyết tổng quát hơn gọi là thuyết tương đối hẹp Anh-xtanh + Từ thí nghiệm về vận tốc của ánh sáng trong chân không ta rút

ra được điều gì?

+ Cho một đèn phát ra ánh sáng, đèn đó được đặt lên một xe chuyển động với tốc độ là v trong môi trường chân không Hãy xác định tốc độ của nguồn sáng theo:

- cơ học cổ điển: khi ánh sáng phát ra cùng chiều với chiều chuyển động của xe và ngược chiều với chiều chuyển động của

xe ?

- theo Anh-xtanh?

+ Hãy rút ra kết luận về hai tiên

đề của Anh-xtanh

2 Các tiên đề của Anhxtanh.

Tiên đề I (nguyên lí tương đối):

Các định luật vật lý (cơ học, điện

từ học…) có cùng một dạng như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.

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 tốc độ ánh sáng):

Tốc độ 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 tốc độ của nguồn sáng hay máy thu:

c=299 792 458m/s 3.10 8 m/s

Đây là giá trị tốc độ lớn nhất của hạt vật chất trong tự nhiên (hiện nay)

Hoạt động 4: Các hệ quả của thuyết tương đối hẹp

+ Sự co lại của độ dài và sự

chậm lại của đồng hồ chuyển

động

+ Hs đọc SGK nêu hệ quả

+ C1:

2

v 1 c

 

= 0,8m

+ C2:

o 2

2

t t

v 1

c



 



= 1,25giờ

Đồng hồ chuyển động chạy

chậm hơn đồng hồ gắn với

quan sát viên đứng yên là 0,25

giờ = 900giây

+ Từ thuyết tương đối hẹp của Anh-xtanh người ta đã xây dựng hai hệ quả nào?

+ Nêu hệ quả sự co lại của độ dài?

+C1: Hãy tính độ co chiều dài của một cái thước có chiều dài riêng 1m chuyển động với tốc độ

v = 0,6c

+ Nêu hệ quả sự chậm lại của đồng hồ chuyển động?

+ C2: Sau một giờ tính theo đồng hồ chuyển động với tốc độ

3 Hệ quả của thuyết tương đối hẹp:

a) Sự co của độ dài:

Độ dài của một thanh bị co lại dọc theo phương chuyển động của nó

2

v 1 c

(1) lo: độ dài riêng: độ dài của thanh khi đứng yên dọc theo trục tọa độ trong hệ quy chiếu K

l: độ dài của thanh đo được trong

hệ K, khi thanh chuyển động với tốc độ v dọc theo trục tọa độ trong hệ K

b) Sự chậm lại của đồng hồ chuyển động:

Đồng hồ gắn với quan sát viên chuyển động chạy chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát viên

Trang 3

+ Khái niệm không gian và

thời gian là tương đối nó phụ

thuộc vào việc chọn hệ quy

chiếu quán tính

+ Đọc SGK công thức (2) đã

được thực nghiệm xác nhận

(phần chữ in nhỏ)

v = 0,6c thì đồng hồ chạy chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên bao nhiêu giây?

+ Từ hai hệ quả ta nhận xét gì về khái niệm không gian và thời gian?

đứng yên

o

o 2

2

t

v 1 c





(2) t

 : khoảng thời gian đo được

theo đồng hồ gắn vào quan sát viên đứng yên

o

t

 : khoảng thời gian đo được

theo đồng hồ chuyển động

Hoạt động 5 : Củng cố,dặn dò

- Thực hiện theo yêu cầu của giáo viên

- Hs ghi nhớ nhiệm vụ học tập Bài tập 3 & 4 SGK. Củng cố kiến thức:

Về nhà: Đọc bài mới

IV Rút kinh nghiệm:

………

Tiết 84: HỆ THỨC ANH-XTANH GIỮA KHỐI LƯỢNG & NĂNG LƯỢNG

Ngày soạn 05/03/2019

Ngày giảng / /2019

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 Anh-xtanh 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 Anh-xtanh

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

Hoạt động 1: Ổn định tổ chức và vào bài mới.

Ổn định lớp

Trang 4

Thực hiện theo yêu cầu của GV Kiểm tra bài cũ :

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

+ Động của lượng của một

vật là đại lượng đo bằng tích

của khối lượng và vận tốc

của vật

+ Động lượng là đại lượng

đặc trưng cho sự truyền

chuyển động giữa các vật

tương tác

P F

t









+

o o 2

2

m

v 1 c



+ Khối lượng của vật có ính

tương đối và phụ thuộc vào

hệ quy chiếu

+ (2)  m m  o

m=

o

2

100kg 0,6

v

1

c



+ Động lượng của một vật là gì? Viết biểu thức? Hãy cho biết ý nghĩa vật lý của động lượng ?

+ Trong thuyết tương đối, động lượng tương đối tính của một chất điểm chuyển động với vận tốcv cũng được định nghĩa bằng công thức giống như trong cơ học cổ điển Viết biểu thức?

+ Thông báo m khối lượng của vật khi chuyển động với tốc độ

v gọi là khối lượng tương đối

tính, mo khối lượng của vật khi

đứng yên gọi là khối lượng

nghỉ Từ đó nêu nhận xét gì

khối lượng của một vật?

+ Với những vật chuyển động với tốc độ << c Hãy so 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

1) Khối lượng tương đối tính

+ Động lượng tương đối tính của một chất điểm chuyển động với vận tốc v được định nghĩa

o o 2

2

m

v 1 c



(1) Trong đó đại lượng

m =

o

o 2

2

m

m v 1 c





(2) gọi là khối lượng tương đối tính của chất điểm chuyển động, và mo gọi là khối lượng nghỉ

+ Cơ học cổ điển chỉ xét những vật chuyển động với tốc độ << c, nên

o

m m 

Hoạt động 3: Tìm hiểu hệ thức giữa năng lượng và khối lượng

+ Hs tham khảo SGK

+ Khi vật có khối lượng m

thì nó có một năng lượng E

và ngược lại Hai đại lượng

này luôn tỉ lệ với nhau

+ Nêu hệ thức giữa năng lượng

và khối lượng và ý nghĩa của

hệ thức Hướng dẫn hs đọc SGK và trả lời các câu hỏi sau:

+ Theo hệ thức hai đại lượng năng lượng toàn phần và khối lượng của vật có mối quan hệ với nhau như thế nào?

+ Khi năng lượng ΔE thay đổiE thay đổi

2) Hệ thức giữa năng lượng và khối lượng

+ E = mc2 =

2 o 2

2

m c v 1 c



(3)

- 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

Trang 5

+ Khối lượng cũng thay đổi

một lượng ΔE thay đổim tương ứng

và ngược lại

+ E = Eo = mo c2:

năng lượng nghỉ

+ E moc2 +

1

2 mov2 Năng lượng nghỉ + động

năng

+ Theo vật lý học cổ điển mo

và Eo được bảo toàn Còn

theo thuyết tương đối thì

không nhất thiết được bảo

toàn

+ Năng lượng toàn phần

thì dẫn đến đại lượng nào thay đổi?

+ Khi v = 0 thì năng lượng E được xác định như thế nào? Từ

đó nhận biết năng lượng nghỉ ? + Khi v << c thì năng lượng E được xác định như thế nào ? C2: Tính năng lượng toàn phần

E của một vật đứng yên có khối lượng nghỉ mo = 1kg So sánh năng lượng này với điện năng do Nhà máy thủy điện Hòa Bình (có P = 1,92 triệu

KW ) có thể phát ra trong 1 năm

+ Theo vật lý học cổ điển, đối với hệ kín khối lượng nghỉ và năng lượng nghỉ có đặc điểm gì? Còn theo thuyết tương đối thì như thế nào?

+ Theo thuyết tương đối, đối với hệ kín đại lượng nào được bảo toàn?

lượng m Hai đại lượng này luôn tỉ lệ với nhau

E = mc2

- Khi năng lượng thay đổi lượng ΔE thay đổiE thì khối lượng cũng thay đổi một lượng ΔE thay đổim tương ứng và ngược lại

ΔE thay đổiE = ΔE thay đổim.c2 (4)

+ Các trường hợp riêng.

- Khi v = 0 thì E = Eo = mo.c2 (5)

Eo 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

2 c v

1 c

 



E moc2 +

1

2 mov2 (6) 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

Hoạt động 4: Vận dụng cho phôtôn

+

hc

hf

  

 ; v = c

+ = mphc2

 mph = 2 2

hf h



 + moph = 0

Hướng dẫn hs vận dụng:

+ Năng lượng của phôtôn? Tốc

độ của phôtôn?

+ Khối lượng tương đối tính của phôtôn?

+ Khối lượng nghỉ của phôtôn?

3 Áp dụng cho phôtôn

+ Khối lượng tương đối tính của phôtôn: mph = 2 2

hf h



 (7) + Khối lượng nghỉ của phôtôn moph=

2 2

v

m 1 c



 moph=0 (8)

Hoạt động 5 : Củng cố,dặn dò

- Thực hiện theo yêu cầu của giáo viên

- Hs ghi nhớ nhiệm vụ học tập

Củng cố kiến thức:

Bài tập 3/259SGK

Trang 6

………

Tiết 85: BÀI TẬP VỀ HỆ THỨC ANH-XTANH

Ngày soạn 06/03/2019 Ngày giảng / /2019

Sĩ số

I MỤC TIÊU:

1 Kiến thức:

- Viết được hệ thức Anh-xtanh 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.

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ

Thực hiện theo yêu cầu của GV

Ổn định lớp

Kiểm tra bài cũ :

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

Trang 7

l = lo

2

v

1

c



lo: độ dài riêng: độ dài của

thanh khi đứng yên trong hệ

quy chiếu K

l: độ dài của thanh đo dược

trong hệ K, khi thanh chuyển

động với tốc độ v

+

o

2 2

t

v

1

c



 



t

 : khoảng thời gian đo

được theo đồng hồ gắn vào

quan sát viên đứng yên

o

t

 : khoảng thời gian đo

được theo đồng hồ chuyển

động

Bài 1: Tính độ co chiều dài của

một cái thước có chiều dài riêng 30cm, chuyển động với tốc độ v

= 0,8c

+ Độ co lại theo phương chuyển động độ dài theo tỉ lệ nào?

Bài 2: Một đồng hồ chuyển động

với tốc độ v = 0,8c Hỏi sau 30 phút (tính theo đồng hồ đó) thì đồng hồ này chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên bao nhiêu giây

+ Nêu công thức sự chậm lại của đồng hồ chuyển động? cho biết tên các đại lượng trong biểu thức?

Bài 1: Độ dài l của thanh, khi thanh

chuyển động

l = lo

2 2

v 1 c



= 18cm Vậy thước đã bị co lại so lúc đầu một đoạn: 30-18 = 12cm

Bài 2: Khoảng thời gian t đo được theo đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên

o 2 2

t t

v 1 c



 



=

30

0, 6 = 50 ph Vậy đồng hồ này chậm hơn đồng hồ gắn với quan sát viên đứng yên: 50 –

30 = 20 ph

Hoạt động 3: Vận dụng hệ thức giữa năng lượng và khối lượng

Tóm tắt:

Wđ = moc2. v?

+

2

2 2

m c

W mc

v 1 c



+ W W  d  m c 0 2

Tóm tắt:

U = 105 V Tìm v?

+ Wđ – Wđo = eU

+ E = Wđ + moc2

 Wđ = E - moc2 = mc2- moc2

=

2

o

2

m c

v

1

c



- moc2

Bài 3: Một hạt có động năng

bằng năng lượng nghỉ của nó

Tính tốc độ của hạt

+ Hệ thức giữa năng lượng và khối lượng

+ Biểu thức năng lượng toàn phần của hạt

+ Từ (1) & (2) tìm v

Bài 4: Tính tốc độ của 1 êlectron

được tăng tốc bởi hiệu điện thế

105V + Định lí động năng?

+ 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

v c

  Tìm

 v

Bài 3:

2 0 2 2

m c

v 1 c





2 2

2 v

1 c



8

2,6.10 m / s



Bài 4:

2

1

   

 

v c

 



2 2

0

1

m c

1   



2

2 0

1 1

eU 1

m c

  





2

2 0

1 1

eU 1

m c

  



Trang 8

=

2

1

v 1

c

2

2 0

1 1

eU 1

m c

  



  0,55

v = 3.108.0.4 = 1,65.108m/s

Hoạt động 4: Củng cố

a) Phương trình chuyển



0 2 2

m v d

1 c







o 2 2

m v p

v 1 c







2

m m

v 1 c





2

1

v 1 c



f) Liên hệ giữa năng lượng và

E

p (m c)

………

Tiêu đề	Giáo án sơ lược về thuyết tương đối hẹp lớp12 hay nhất
Trường học	Trường Trung học phổ thông (Thông tin không rõ cụ thể)
Chuyên ngành	Vật lý lớp 12
Thể loại	Giáo án
Năm xuất bản	2019

Định dạng
Số trang	9
Dung lượng	130,1 KB