Giáo án vật lý - Bài 51 hệthức anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng

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 nó, vận dụng hệ thức giải được bài tập. II.CHUẨN BỊ: -GV: chuẩn bị các bài toán 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 Biến thiên động lượng. III.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1) Kiểm tra (5’): -Cho HS trả lời câu hỏi trắc nghiệm đã chuẩn bị sẵn trong phiếu học tập và 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 -Nêu 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 các câu hỏi: H. Viết công thức động lượng và độ Biến thiên động lượng trong cơ học cổ điển? + Trình bày khái niệm động lượng trong thuyết tương đối và rút ra công thức: 0 2 21 mm v C   H. Hãy tính khối lượng vật chuyển động với vận tốc v = 800km/h? + Yêu cầu HS nhận xét kết quả. -Suy nghĩ, trả lời câu hỏi: + có thể trả lời:     P mv mv m vP F t t t d Phay F dt           ur r r rur ur urur -Thảo luận nhóm, giải bài toán. + Đổi v = 800km/h= 0,2km/s + Xác định 2 02 0 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 21 mm 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 -Ghi nhận công thức 51.3. Rút ra nhận xét: Hệ thức giữa năng lượng toàn phần và khồi lượng m của vật. mạnh ý nghĩa của hệ thức này. H. Hãy nêu nhận xét công thức 51.3? H. Hãy viết hệ thức liên hệ giữa E và 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. +Nêu câu hỏi C3. -Gợi ý để HS lập Biểu thức 51.3 (SGK) H. Nêu nhận xét Biểu thức năng lượng 51.5? +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. -Biến đổi và thiết lập được hệ thức: 2 2 0 0 1 2 E m C m v  Với v << C. -Rút ra nhận xét Biểu thức 51.5 2 2 0 0 2 21 m CE m C v C    +E và m luôn 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 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 phôtôn. -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 xét, tổng kết nội dung bài. Thảo luận nhóm +Trả lời câu hỏi. +Thực hiện giải bài toán. Cá nhân thực hiện trên bảng. -Theo thuyết lượng tử, photon có năng lượng (1)hc   -Theo thuyết tương đối: 2 20 2 2 (2) 1 p mm C C v C     Từ (1) và (2):  m0 = 0 vì v = C +GV hướng dẫn HS ôn tập và làm bài tập ở nhà. - Trả lời các câu hỏi C2, C3 SGK. - Làm them bài tập trong SDB. IV.RÚT KINH NGHIỆM- BỔ SUNG.