大学物理 3、相对论.ppt

* * * 核反应堆示意图 ,海底核爆图片,日本广岛原子弹爆炸后图片 * * * 一定的质量相应于一定的能量，二者的数值只相差一个恒定的因子c2 。 * * * * 聚变反应—恒星太阳发射巨大能量的来源!太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程，它的光和热就是由核聚变产生的。 * * * * * * * * * * 补例 (填空题9). 静止质量为m0 的粒子, 它的固有寿命为实验室测量到的寿命1/n , 求粒子的动能。 解：在粒子上建运动系S? ，实验室为静止系S。粒子的固有寿命是原时间。由运动时钟变慢公式得： 将上式代入粒子的相对论动能，得 S v S? v S? 粒子 粒子 * 补例 (填空题10) S? 系上静止的杆质量为m0 ，原长为l0 ， S? 系相对S系运动， S系测量杆运动长为l 。求杆的速度和动能？ 解：由长度收缩公式得杆的速度为： 将上式代入杆的相对论动能, 得 S v S? * 相对论作业提示： 选择题2：（3）错，选B 因为在一惯性系不同地点同时发生的两个事件，在另一惯性系一定不同时发生。 选择题3：选C 解：星球到地球距离看成S系原长l0 ， 等效认为S系相对火箭S? 系运动，火箭S? 系测量星球到地球距离看成运动长为 l 。由长度收缩公式得火箭的速度为： 填空题1：填 解：光速不变原理：在所有惯性系中，光速都相同。 * 填空题4：填 解：等效认为S? 系相对S系运动，S? 系测量时间为 原时间 Δt0， S 系测量时间为 时间 Δt。由运动时钟变慢公式得 S S? S? * 相对论作业提示： 选择题5，6，7，8， 9 填空题6，7，8，11 上面选择题和填空题用下面相对论动量和能量公式求解! 总能量公式（质能关系）： 动能公式： 静止能量公式： 相对论动量公式： * 第5次作业 大学物理习题精选 P.20（刚体转动作业 ） 三、计算题 3，5，7，8，10 大学物理习题精选 P.97（相对论作业 ） 一、选择题 1, 2, 3, 5, 6，7 二、填空题 1, 4，5，8 教材P.69 （相对论作业 ） 一、分析题 1，3，4 二、综合题 1，2 3 * 左边图1:我国已建成的岭澳核电站,中间图: 1967年6月17日，中国第一颗氢弹爆炸成功,右图;爱因斯坦 * 19世纪末,随着电磁学和光学的发展,人们对电磁波(光)的传播速度与参考系之间的关系作了大量实验和理论研究,发现: 1.迈克尔逊干涉仪实验结果与牛顿力学的结论不符合;2.麦克斯韦方程组在伽利略变换下并不是保持不变形式,即不遵循力学相对性原理.经典力学的绝对时空观念在解释光现象中遇到了困难。1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》一文，创立了狭义相对论， * * 从逻辑上看，这是不可能的，因为天地两个参考系是不对称的。地可以是一个惯性参考系，而天却不能，之所以能返回，必有加速度，这超出狭义相对论的范围。需要用广义相对论讨论。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 如果将一对双胞胎兄弟中的一个送去做星际旅行，其乘坐的飞船以近光速运行，并在地球时间60年后返回地球。请问：双胞胎兄弟的年龄是一样吗？会出现一个是老人一个还是孩子的情况吗？为什么？ 思考题3 3-3 相对论的时空观 * 思考题4 回旋加速器中,加速电场使带电粒子的速度能不能持续有效地的不断增大? 四、相对论的动力学关系 3-3 相对论的时空观 * 1）相对论质量 物体静止质量 ：物体上运动系S? 测量的质量。 在不同参考系中，物体质量不同。 C 1、质量与动量的相对性 3-3 相对论的时空观 物体运动质量 ：物体相对静止参考系S运动的质量，不是常量，物体质量与物体运动速度有关。 v Sˊ * 2）相对论动量 3-3 相对论的时空观 在相对论中，物体动量还是定义为质量m乘速度v： 质量随速度变化的相对论效应在回旋加速器中得到了证实。 思考题4回答： 要使带电粒子在回旋加速器中不断加速度，交变电压频率必须等于粒子转动频率。当粒子速度接近光速时，质量显著增加，粒子转动周期增加，加速电场不能有效地对带电粒子加速。 物体相对静止参考系S运动的动量。 v Sˊ * 2、相对论力学的基本方程 上式为物体相对静止参考系S运动的动量和受力间的方程，是相对论的基本方程（动量定理）。 3-3 相对论的时空观 狭义相对论的时空观为: （1）在参考系中，时间和空间是相互关联、相互影响。 （2）质量与参考系的选取有关。 （3）所有物理量都与物体的运动状态有关。 在相对论中，物体受力还是物体动量对时间求导： ： S m * 3-1