- 16.03.2015
- 599
- 1
Цель урока: формировать у учащихся представление об универсальной связи массы и энергии, как о формуле краткой по форме и всеобъемлющей по содержанию.
Ход урока
Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы
Вариант – 1.
№1. Определить длину стержня для наблюдателя, относительно которого стержень перемещается со скоростью 0,6 с. Длина, покоящегося, стержня равна 1 м.
Решение. Дано: L = L 
; L= 1· 
= 1· 
= 
= 0,8 м.
№2. В некоторой инерциальной системе отсчета два события в одной точке проходят одновременно. В другой инерциальной системе отсчета события будут одновременными? (да)
№3. Ракета с фотонным двигателем движется со скоростью 0,99 с относительно Земли. Длительность полета составила 10 лет. Сколько лет прошло на Земле?
Решение. Дано: Ѵ= 0,99 с; τ₀= 10 лет; τ – ?
τ = 
= 
= 
= 
= 
Вариант -2.
№1. Электрон движется со скоростью, равной 4/5 скорости света. Определить импульс электрона.
Решение. Дано: m₀= 9,1 · 10-31кг; Ѵ= 0,8 c; P – ?
P = 
= 
= 3,64·10-22 кг·м/с
№2. Элементарная частица фотон движется со скоростью света с. Навстречу этой частицы со скоростью Ѵ, движется наблюдатель. Найти скорость фотона относительно наблюдателя.
№3. Элементарная частица движется со скоростью 0,99 с. Во сколько раз увеличивается при этом масса частицы?
Решение. Дано: m; m₀; Ѵ = 0,99 c.
m= 
; 
= 2,2 раза.
Изучение нового материала
Перейдем теперь к важнейшему следствию теории относительности, играющему одну из главных ролей в ядерной физике и физике элементарных частиц. Речь пойдет об универсальной связи между энергией и массой.
Связь между энергией и массой неизбежно следует из закона сохранения энергии и того факта, что масса тела зависит от скорости его движения. Это видно из простого примера. При нагревании газа в сосуде ему сообщается определенная энергия. Скорость хаотического теплового движения молекул зависит от температуры и увеличивается с нагреванием газа. Увеличение скорости движения молекул согласно формуле означает увеличение массы всех молекул. Следовательно, масса газа в сосуде увеличивается при увеличении его внутренней энергии. Между массой газа и его энергией существует связь.
Формула Эйнштейна
С помощью теории относительности Эйнштейн установил замечательную по своей простоте и общности формулу связи между энергией и массой:
Энергия тела или системы тел равна массе, умноженной на квадрат скорости света.
Если изменяется энергия системы, то изменяется и ее масса:
Так как коэффициент 
очень мал, то заметные изменения массы возможны лишь при очень больших изменениях энергии. При химических реакциях или при нагревании тел в обычных условиях изменения энергии настолько малы, что соответствующие изменения масс не удается обнаружить на опыте. Горячий чайник имеет большую массу, чем холодный; но даже с помощью самых чувствительных весов эта разность не может быть обнаружена. Лишь при превращениях атомных ядер и элементарных частиц изменения энергии оказываются настолько большими, что изменение массы уже заметно.
При взрыве водородной бомбы выделяется около 1017 Дж. Эта энергия превышает выработку электроэнергии на всем земном шаре за несколько дней. Выделяющаяся энергия уносится вместе с излучением. Излучение наряду с энергией обладает массой, которая составляет 0,1% массы исходных материалов.
Энергия покоя
Согласно формуле (2.9) тело обладает энергией и при скорости, равной нулю. Это энергия покоя Е0:
Е0 = m0c2
Это замечательный результат. Любое тело уже только благодаря факту своего существования обладает энергией, которая пропорциональна массе покоя m0.
При превращениях элементарных частиц, обладающих массой покоя, в частицы, у которых m0=0, энергия покоя целиком превращается в кинетическую энергию вновь образовавшихся частиц. Этот факт является наиболее очевидным экспериментальным доказательством существования энергии покоя.
В физике известны лишь две «великие формулы», чрезвычайно простые и краткие по форме и всеобъемлющие по содержанию. Одна из них — формула Эйнштейна Е=mс2. С другой формулой, формулой Планка, вы познакомитесь в квантовой физике.
Закрепление изученного материала
1) В чем суть универсальной связи массы и энергии?
2) Что называется энергией покоя?
3) Обнаружить на опыте увеличение массы тела при его нагревании не удается. Почему?
Подведем итоги урока
Домашнее задание: §
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Цель урока: формировать у учащихся представление об универсальной связи массы и энергии, как о формуле краткой по форме и всеобъемлющей по содержанию.
В физике известны лишь две «великие формулы», чрезвычайно простые и краткие по форме и всеобъемлющие по содержанию. Одна из них — формула Эйнштейна Е=mс2.
Связь между энергией и массой неизбежно следует из закона сохранения энергии и того факта, что масса тела зависит от скорости его движения. Это видно из простого примера. При нагревании газа в сосуде ему сообщается определенная энергия. Скорость хаотического теплового движения молекул зависит от температуры и увеличивается с нагреванием газа. Увеличение скорости движения молекул согласно формуле означает увеличение массы всех молекул. Следовательно, масса газа в сосуде увеличивается при увеличении его внутренней энергии. Между массой газа и его энергией существует связь.
6 653 557 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Самойлова Светлана Анатольевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Курс профессиональной переподготовки
600 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Мини-курс
6 ч.
Мини-курс
10 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.