高中物理不要用经典力学的观点处理高速运动的问题已发表论文

用心爱心专心不要用经典力学的观点处理高速运动问题赵斌（湖南省长沙市第六中学410000）爱因斯坦相对论告诉我们，随着物体运动速度的增大，物体的质量不再是一个常数，而是随着物体速度的增大而增大，物体的质量与速度的关系为021()mmvc（1）。式中m是物体的动质量，0m是物体的静质量，即惯性质量，v是物体的运动速度，c是光速。在高速度运动时，物体的能量为220kEmcmcE（2）其中2Emc为物体的总能，它由两部分组成：20mc是物体的“静止能量”；kE代表物体的动能，它等于外力对物体所做的总功。由（1）（2）两式有2021()mcEvc（3）这就是相对论的质能方程。由（2）式有220kEmcmc（4）这就是相对论动能表达式。在经典力学中，物体的质量是一个常数，FmVa，物体的动能为212kEmv。在新的教材中增加了相对论的内容，我们已经习惯用经典力学的思考方式来分析和处理问题，特别是对于学生，在分析高速运动问题时，时常会不自觉地用经典力学的观点来分析处理问题。下面举列说明在学习相对论时要特别引起起注意的问题。题1、在学习回旋加速器的工作原理时，有这样一个数据：“……多级加速器现在已经建造出来，……。这些加速器能使质子的能量达到用心爱心专心1000GeV。”试计算质子的速度。错解一：12121971000110101.6101.610GeVeVJJ2711.6102mvj，271.6710mkg101.3810/vmsc错解二：2202111000221()mmvvGeVvc2701.6710mkg，8310/cms82.9810/vms83.010/ms正解：23200222210001mcmcEmcGeVvcvc2701.6710mkg，8310/cms69.510/vms题2、一电子以0.99c的速率运动，问电子的经典力学动能与相对论动能之比为多少？错解：300226.54101mmkgvc（其中3000.9110mkg）2002120.1412kkmvEmEmmv。正解：08.0)11(121212220222020220cvcmcvvmcmmcvmEEkk。用心爱心专心题3、把电子从0.9c的速度增加到0.99c，需要的能量是多少？错解：1212kkEEEEE22211122mvmv22002222(0.99)(0.9)1122(0.99)(0.9)11mcmccccc133.010J。正解：212212cmcmEEE20222211(0.99)(0.9)11mccccc133.9310J。特别提示：狭义相对论是高中物理教材新增内容。对于这一内容的理解掌握，教师一定要注意引导学生转换思维方式，把经典物理的质量、能量、动能等概念和狭义相对论中的质量、能量、动能等概念仔细地加以比较和区别。对于相对论的问题，决不能套用经典力学的观点来解决。发表于《物理教学》2007年第9期