Связь между массой и энергией


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 QUOTE ; L= 1· QUOTE = 1· QUOTE = QUOTE = 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 = QUOTE = QUOTE = QUOTE = QUOTE = QUOTE

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 = QUOTE = QUOTE = 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= QUOTE ; QUOTE = 2,2 раза.

Изучение нового материала

Рассмотрим важнейшее следствие, вытекающее из теории относительности: универсальная связь между энергией и массой.

Из закона сохранения энергии и факта, что масса тела зависит от скорости движения, вытекает связь между массой и энергией. Рассмотрим такой пример: нагревая воду в чайнике, мы передаем определенную энергию. Скорость движения молекул зависит от температуры и увеличивается по мере нагревания жидкости. Согласно формуле m= QUOTE увеличение скорости молекул ведет к увеличению массы всех молекул. Значит масса воды в чайнике увеличивается при возрастании ее внутренней энергии, т.е. между массой жидкости и ее энергией существует связь.

Формула Эйнштейна.

Используя, постулаты теории относительности Эйнштейн установил универсальную связь между массой и энергией.

E= mc² = QUOTE – энергия тела или системы тел равна массе, умноженной на квадрат скорости света.

Из этой формулы можно найти массу: 𝚫m= QUOTE ; Коэффициент очень мал, поэтому только при больших изменениях энергии, возможны заметные изменения массы. Нагревание тел, химические реакции дают незначительные изменения энергии, поэтому заметить изменение массы невозможно. Горячая вода в сосуде имеет большую массу, чем холодная вода, но даже самые чувствительные весы не могут этого обнаружить.

Изменения энергии достаточно большие, что становится заметным изменение массы, происходят при превращениях элементарных частиц и атомных ядер. Например, при взрыве атомной бомбы выделяется количество энергии, сравнимое с электроэнергией, выработанной всеми электростанциями Земли за несколько дней. Выделившаяся энергия улетает вместе с излучениями. Энергия излучений имеет массу, которая составляет 0,1 % массы от исходного материала.

Энергия покоя.

На основании формулы: Е= mc² = QUOTE делаем вывод, что тело обладает энергией, находясь в состоянии покоя, т.е. при Ѵ. Е₀=m₀c² – энергия покоя.

Любое тело обладает энергией уже благодаря факту существования; энергия пропорциональна массе покоя m₀

Существует экспериментальное доказательство энергии покоя. Если элементарная частица обладает массой покоя и превращается в другие частицы, у которых масса покоя равна нулю (m₀=0), то вся энергия покоя превращается в кинетическую энергию вновь образовавшихся частиц.

Е= mc² -одна из двух формул во всей физике, такая краткая по форме и всеобъемлющая по содержанию.

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: § 80, повт. § 79, упр. 11 № 2, 3.




1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 3.50 out of 5)
Loading...


Связь между массой и энергией