2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ)

1、狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ)4 狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ)狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ) 牛頓定律與光速極限的矛盾C物體在恒力作用下的運動經(jīng)典力學(xué)中物體的質(zhì)量與運動無關(guān) 3） 時， .1）時間延緩是一種相對效應(yīng) . 2）時間的流逝不是絕對的，運動將改變時間的進(jìn)程.（例如新陳代謝、放射性的衰變、壽命等 . ）注意解例 時間膨脹效應(yīng)的實驗驗證 子是一種類似于電子的基本粒子，它是不穩(wěn)定的粒子，會自發(fā)地蛻變或衰變，靜止 子固有的平均壽命為 。宇宙射線在高層大氣中產(chǎn)生高速 子，試求速率 的 子的平均壽命。 設(shè)高速 子為 系、地球為 S 系 例 設(shè)想有一光子火箭以 速率相對地球作直線運動 ，若火箭上宇航員的計時器記錄他觀測星云用

2、去 10 min , 則地球上的觀察者測得這個宇航員做此事用去多少時間 ？運動的鐘似乎走慢了.解: 設(shè)火箭為 系、地球為 S 系標(biāo)尺相對 系靜止固有長度長度的收縮 當(dāng) 時 . 洛倫茲收縮: 運動物體在運動方向上長度收縮 . 長度收縮是一種相對效應(yīng), 此結(jié)果反之亦然 .狹義相對論的時空觀 1） 兩個事件在不同的慣性系看來，它們的空間關(guān)系是相對的， 時間關(guān)系也是相對的，只有將空間和時間聯(lián)系在一起才有意義. 2）時空不互相獨立，而是不可分割的整體. 3）光速 C 是建立不同慣性系間時空變換的紐帶.注意： 例 設(shè)想有一光子火箭， 相對于地球以速率 飛行，若以火箭為參考系測得火箭長度為 15 m ，問以

3、地球為參考系，此火箭有多長 ？火箭參照系地面參照系解 ：固有長度在 S 系 例 一長為 1 m 的棒靜止地放在 平面內(nèi)，在 系的觀察者測得此棒與 軸成 角，試問從 S 系的觀察者來看，此棒的長度以及棒與 Ox 軸的夾角是多少？設(shè)想 系相對 S 系的運動速度 . 解：在 系【例】一宇宙飛船相對地球以0.8c的速度勻速飛行，一光脈沖從船尾傳到船頭。飛船上的觀測者測得飛船長為90m，地球上的觀測者測得光脈沖從船尾到船頭這兩個事件的空間間隔是多少？解 設(shè)地面觀測者所在的慣性系為 系，固定在宇宙飛船上的慣性系為 系, 在 系中船尾發(fā)出光脈沖：光脈沖傳到船頭：例 (2022) 一艘宇宙飛船的船身固有長度為 ，相對于地面以 （c為真空中的光速）的勻速度在地面觀測站的上空飛過。求（1）觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔。（2）宇航員測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔。解一 設(shè)地面觀測站所在的慣性系為 系，固定在宇宙飛船上的慣性系為 系, 在 系中，觀測站從宇宙飛船的船頭到船尾的時間間隔為： S系觀測站 系飛船解二 設(shè)地面觀測站所在的慣性系為 系，固定在宇宙飛船上的慣性系