课堂探究

　　一、对相对论速度变换公式的理解

　　相对论认为，如果一列沿平直轨道高速运行的火车对地面的速度为v，车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对于火车运动，那么这个人相对于地面的速度u＝，对这一个公式做以下几点说明：

　　1．如果车上的人的运动方向与火车的运动方向相反，u′取负值。

　　2．如果v≪c、u′≪c，这时可以忽略不计，这时的速度合成公式就是经典的伽利略公式：u＝u′＋v。

　　3．如果u′和v的方向垂直或成其他任意角度，公式不成立，只适用于一条直线上。

　　对于微观、高速运动的物体，其速度的叠加不再按照宏观运动规律，而是遵守相对论速度变换公式。

　　二、相对论质量

　　相对论中质量和速度的关系为m＝。

　　理解这个公式时请注意：

　　1．式中m0是物体静止时的质量(也称为静质量)，m是物体以速度v运动时的质量。这个关系式称为相对论质速关系，它表明物体的质量会随速度的增大而增大。

　　2．v≪c时，近似地m＝m0。

　　3．微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量。例如回旋加速器中被加速的粒子质量会变大，导致做圆周运动的周期变大后，它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步，回旋加速器的加速能力因此受到了限制。

　　三、对质能方程的理解

　　质能方程表达了物体的质量与它具有的能量的关系，一定的质量总是和一定的能量相对应，具体有下列说明：

　　1．运动物体的动能：Ek＝E－E0，Ek是物体的动能，E＝mc2是物体运动时的能量，E0＝m0c2是物体静止时的能量。在v≪c时，Ek≈m0v2。

　　这就是我们过去熟悉的动能表达式，这也能让我们看出，牛顿力学是相对论力学在低速情况下的特例。

推导如下：Ek＝E－E0＝mc2－m0c2