1、2020/6/29,1,大學物理電子教案,遼寧工程技術(shù)大學物理教研室,2020/6/29,2,在相對于棒靜止的慣性系中測得的長度。,固有長度,在相對于棒運動的慣性系中測得的長度。,運動長度,物體沿運動方向長度收縮，物體沿垂直運動方向長度不變。,(最長),一、長度收縮,小 結(jié),2020/6/29,3,在相對事件發(fā)生地點靜止的慣性系中測得的時間。,固有時間,在相對事件發(fā)生地點運動的慣性系中測得的時間。,相對論時間,(最短),相對于觀察者運動的時鐘變慢。,二、時間膨脹,2020/6/29,4,三、同時性的相對性,注意:,“同地”指沿X軸上同一點; “異地”指沿X軸上不同兩點,2020/6/29,5,

2、3.3 相對論動力學,一、相對論質(zhì)量與動量,1. 相對論質(zhì)量,一個正確的力學定律必須滿足兩個前提：,第一，在洛侖茲變換下形式保持不變；,第二，在uc條件下，能夠還原為經(jīng)典力學的形式,靜止質(zhì)量,物體運動速率,相對論質(zhì)量,（質(zhì)速關(guān)系式）,(1) 當 時,(2) 因為m為有限實數(shù),(3) 質(zhì)速關(guān)系式的正確性,已被很多實驗所證實。,2020/6/29,6,2. 相對論動量,當 時,3. 相對論動力學的基本方程,當 時,2020/6/29,7,動能增量=合外力作功,二、相對論能量,1. 相對論動能,2020/6/29,8,當 時,2020/6/29,9,2. 相對論動能定理,當 時,2020/6/29,

3、10,3. 相對論質(zhì)能關(guān)系式,靜止能量(靜能),總能量,4. 相對論中的能量守恒,=常量,(封閉系統(tǒng)),(封閉系統(tǒng)),質(zhì)量和能量都是物質(zhì)的屬性,兩者之間在量值上的聯(lián)系,絕不等于它們可以相互轉(zhuǎn)化。,2020/6/29,11,三、相對論中能量和動量的關(guān)系,兩式平方，消除v,2020/6/29,12,四、光子的能量、質(zhì)量和動量,(1) 當 時,一切物體的運動速度,再大也不能超過光速。,或：靜止質(zhì)量不為零的物體,以光速C運動是不可能的。,(2) 當 時,只有靜止質(zhì)量=0的物體,才能以光速C運動,(光子、中微子),若,對于光子：,多大的力 也不會增加。,2020/6/29,13,五、相對論動力學主要結(jié)論

4、,1. 質(zhì)量,2. 動量,3. 動力學的基本方程,4. 動能,5. 靜能,6. 總能量,2020/6/29,14,7. 動能定理,8. 質(zhì)能關(guān)系式,9. 能量、質(zhì)量守恒,=常量,10.能量、動量關(guān)系,處理力學問題時，一定要搞清問題是否滿足經(jīng)典極限條件(v0.1c)。,2020/6/29,15,例1：,有兩靜止質(zhì)量均為 的粒子，一個靜止，另一 個以 與靜止的粒子碰撞，碰后粘在一起 運動。求：碰后合成物的靜止質(zhì)量,解：,能量守恒：,動量守恒：,（1）,（2）,由（1）式得：,由（2）式得：,（3）,由（3）式得：,2020/6/29,16,一、狹義相對論的兩個基本假設(shè),(兩個基本原理),1. 狹義

5、相對性原理,在所有慣性系中，一切物理學定律都具有相同的數(shù)學表達式,2. 光速不變原理,在所有慣性系中，光在真空中的速率都相等(等于C),小 結(jié),2020/6/29,17,2020/6/29,18,在相對于棒靜止的慣性系中測得的長度。,固有長度,在相對于棒運動的慣性系中測得的長度。,運動長度,物體沿運動方向長度收縮，物體沿垂直運動方向長度不變。,(最長),四、長度收縮,2020/6/29,19,在相對事件發(fā)生地點靜止的慣性系中測得的時間。,固有時間,在相對事件發(fā)生地點運動的慣性系中測得的時間。,相對論時間,(最短),相對于觀察者運動的時鐘變慢。,五、時間膨脹,2020/6/29,20,六、同時性

6、的相對性,注意:,“同地”指沿X軸上同一點; “異地”指沿X軸上不同兩點。,2020/6/29,21,七、相對論動力學主要結(jié)論,1. 質(zhì)量,2. 動量,4. 動能,5. 靜能,7. 能量、質(zhì)量守恒,=常量,8.能量、動量關(guān)系,6. 總能量,2020/6/29,22,單元檢測題-選擇題,1、宇宙飛船相對于地面以速度v作勻速直線飛行，某一時刻飛船頭部的宇航員向飛船尾部發(fā)出一個光訊號，經(jīng)過Dt(飛船上的鐘)時間后，被尾部的接收器收到，則由此可知飛船的固有長度為 (c表示真空中光速) (A) cDt (B) vDt (C) (D),解：,A,2020/6/29,23,2、在某地發(fā)生兩件事，靜止位于該地

7、的甲測得時間間隔為4s，若相對于甲作勻速直線運動的乙測得時間間隔為5 s，則乙相對于甲的運動速度是(c表示真空中光速) (A) (4/5) c (B) (3/5) c (C) (2/5) c (D) (1/5) c,解:,利用時間膨脹公式,B,2020/6/29,24,B,解：,3、一勻質(zhì)矩形薄板在它靜止時測得其長為 a ，寬為 b ，質(zhì)量為 m0 ，由此可算出其面密度為m0/ab ，假定該薄板沿長度方向 以接近光速的速度 u 作直線運動，此時再測算該矩形薄板的 面密度，則為：,2020/6/29,25,4、關(guān)于同時性的以下結(jié)論中，正確的是 (A) 在一慣性系同時發(fā)生的兩個事件，在另一慣性系一

8、定不同時發(fā)生 (B) 在一慣性系不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一慣性系一定同時發(fā)生 (C) 在一慣性系同一地點同時發(fā)生的兩個事件，在另一慣性系一定同時發(fā)生 (D) 在一慣性系不同地點不同時發(fā)生的兩個事件，在另一慣性系一定不同時發(fā)生,解:,C,2020/6/29,26,5、根據(jù)相對論力學，動能為0.25 MeV的電子，其運動速度約等于 (c表示真空中的光速，電子的靜能m0c2 = 0.51 MeV) (A) 0.1c (B) 0.5 c (C) 0.75 c (D) 0.85 c,解:,C,2020/6/29,27,6、a 粒子在加速器中被加速，當其質(zhì)量為靜止質(zhì)量的3倍時，其動能為靜止能量的

9、(A) 2倍 (B) 3倍 (C) 4倍 (D) 5倍,解:,A,2020/6/29,28,7、把一個靜止質(zhì)量為m0的粒子，由靜止加速到 0.6c (c為真空中光速）需作的功等于 (A) 0.18m0c2 (B) 0.25 m0c2 (C) 0.36m0c2 (D) 1.25 m0c2,解：,B,2020/6/29,29,9、一觀察者測得一沿米尺長度方向勻速運動著的米尺的長度為 0.5 m則此米尺以速度v _ms-1接近觀察者,解:,長度收縮公式,8、以速度v相對于地球作勻速直線運動的恒星所發(fā)射的光子，其相對于地球的速度的大小為_,解:,利用光速不變原理，速度為：c,單元檢測題-填空題,2020/6/29,30,10、m子是一種基本粒子，在相對于m子靜止的坐標系中測得其壽命為t0 210-6 s如果m子相對于地球的速度為 0.988c (c為真空中光速)，則在地球坐標系中測出的m子的壽命 t _,解:,利用時間膨脹公式,2020/6/29,31,11、靜止時邊長為 50 cm的立方體，當它沿著與它的一個棱邊平行的方向相對于地面以勻速度 2.4108 ms-1運動時，在地面上測得它的