1、第十五章 相对论简介 章末复习课 巩 固 知 识 整 层 合 核心速填一、经典时空观1伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是_的2经典时空观：空间和时间脱离_而存在，是绝对的，空间和时间没有_，而与物质的运动无关3伽利略速度变换公式：_.相同物质联系uvu二、狭义相对论的两个基本假设1狭义相对性原理：在不同的_参考系中，一切_规律都是相同的2光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是_的惯性物理相对三、相对论时空观1同时的相对性2长度的相对性：_.3时间间隔的相对性：.4相对论时空观：空间和时间与_有关ll01v2c2t1v2c2物质运动状态四、狭义相对论的其它结论1相对论速度变
2、换公式：_.2相对论质量：_.3质能方程：E_.uvu1vuc2mm01v2c2mc2五、广义相对论1广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是_的2 等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系_相同等价提 升 能 力 强 层 化 相对论时空观 1“同时”的相对性在经典物理学中，如果两个事件在一个参考系中被认为是同时的，在另一个参考系中一定也是同时的；而根据爱因斯坦的两个假设，同时是相对的2“长度”的相对性一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小如果与杆相对静止的人认为杆长是 l0，与杆相对运动的人认为杆长是 l，则两者之间的关系为：ll01vc2.3“时间间隔”的相
3、对性在相对事件发生地运动的参考系中观察，时间进程变慢，相对事件发生地静止的人认为两个事件时间间隔为，相对事件发生地以速度 v 运动的观察者测得的时间间隔为 t，则两者之间关系为：t1vc2.【例 1】在 6 000 m 的高空大气层中产生了一个 介子，以速度 u0.998c 飞向地球，介子在自身静止参照系中的寿命为 02106 s，问在地球上的观察者和 介子静止参考系中的观察者看来，介子能否到达地球？解析 在地球参照系，根据时间间隔的相对性有：t01u2c2 地球上的观察者得到 介子的寿命为 t01u2c2210610.9982s3.16105 s 飞行距离：dut9 461 m6 000 m
4、 所以 介子可以到达地球 在 介子静止参照系，根据长度的相对性 ll01u2c2 则 介子到地球的距离为 ll01u2c26 000 10.9982 m379 m 需要时间 tlu3790.9983108s 1.27106s2106s 所以 介子可以到达地球 答案 可以到达一语通关 经典时空观和相对论时空观的比较绝对时空观相对论时空观 实验基础速度低且远小于光速速度很大且接近光速 基本观点时间和空间都是绝对的、没联系的，不受物质运动状态的影响不同参考系中观察同一物理过程时间相同，观察同一物体的长度也相同.时间和空间是相对的、有联系的，和物质的运动状态有关不同参考系中观察同一物理过程时间可能不同
5、，同一物体的长度可能不同.物理意义由于宏观物体的速度达不到光速，经典时空观仍有存在价值相对论时空观更具普遍性，对研究微观粒子的运动有重要意义 辩证统一当物体的速度较低时，相对论时空观与经典的时空观是一致的1某列长为 100 m 的火车若分别以 v130 m/s 和 v22.7108m/s 的速度做匀速直线运动，则对地面的观察者来说其长度分别缩短了多少？解析 l0100 m 当火车以 v130 m/s 的速度运动时，l1l01v1c210013031082 m 其长度缩短了 l1l0l10.51012 m 当火车以 v22.7108 m/s 的速度运动时，l2l01v2c210012.71083
6、1082 m43.6 m 其长度缩短了 l2l0l256.4 m.答案 0.51012 m 56.4 m狭义相对论的其他结论 1.相对论速度变换公式：u uv1uvc2.2相对论质量：mm01vc2.3质能方程：Emc2 或 Emc2.4物体运动的动能EkEE0mc2m0c2m0c21vc2m0c2.当 vc 时，Ek12m0v2.【例 2】设想有一粒子以 0.05c 的速率相对实验室参考系运动，此粒子衰变时发射一个电子，电子的速率为 0.80c，电子速度的方向与粒子运动方向相同，试求电子相对实验室参考系的速度解析 取实验室为 S 系，运动粒子为 S系，则 S系相对 S系的速度 v0.05c.
7、题中所给的电子速率是电子相对衰变粒子的速率，故 u0.80c.根据分析，由速度变换公式可得电子相对 S 系的速度为 uuv1uvc20.82c.答案 0.82c2一电子(m09.11031 kg)以 0.99c 的速率运动求：(1)电子的总能量是多大？(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？解析(1)根据相对论质量公式：mm01vc2 9.1103110.99cc2 kg6.451030 kg 电子总能量为 Emc26.451030(3108)2 J 5.81013 J.(2)电子经典力学的动能为 Ek12m0v2 电子相对论的动能为 Ekmc2m0c2 它们之比为：EkEk129.110310.99c255.41031c20.08.答案(1)5.81013J(2)0.08Thank you for watching!
