高二物理競(jìng)賽狹義相對(duì)論課件

狹義相對(duì)論2光子光的波粒二象性3相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系

質(zhì)能關(guān)系指出：物質(zhì)的質(zhì)量和能量之間有密切的聯(lián)系.總能量

相對(duì)論能量和質(zhì)量守恒是一個(gè)統(tǒng)一的物理規(guī)律.4第1題.一艘飛船和一顆彗星相對(duì)地面分別以

0.6c、0.8c

的速度相對(duì)而行。在地面上觀察，再有5秒兩者就要相撞。問(wèn)：（1）飛船上看，彗星的速度多大？（2）飛船上看，再經(jīng)過(guò)多少時(shí)間相撞？0.6c0.8c飛船慧星5【解】設(shè)地面為S系，飛船為S’系分別為飛船、彗星相對(duì)地面的速度根據(jù)洛侖茲變換,在飛船系中，彗星的速度（沿-x’方向）飛船彗星00’SS’xx’小于光速c.（1）飛船上看，彗星的速度多大？6方法一.(2)飛船上看，再經(jīng)過(guò)多少時(shí)間相撞？利用“原時(shí)”和”“兩地時(shí)”的關(guān)系事件1：飛船被地面上的人看到事件2：飛船與彗星相撞

在飛船上看是原時(shí)

t’這兩事件，在地面上看是兩地時(shí)

t7方法二.利用洛侖茲變換設(shè)：事件1（飛船被地上人看到）（x1t1

）（）x’1t’1事件2（飛船與彗星相撞）（x2t2

）（）x’2t’2飛船彗星00’SS’xx1x2x’t1t28對(duì)以上兩個(gè)事件，有（結(jié)果相同）方法三.利用四維“時(shí)空間隔”不變量現(xiàn)在有9方法四.事件1：飛船經(jīng)過(guò)地面上x(chóng)1

,t1事件2：彗星經(jīng)過(guò)地面上x(chóng)2

,t2(=t1

)t=t2-t1=0----地面上是同時(shí)看到這兩事件的。在地面上看到飛船、彗星相對(duì)移近的速度為v*=0.6c+0.8c=1.4c由于地面上看，經(jīng)過(guò)5秒將相撞，所以它們的距離為x=x2-x1=v*5=1.4c5=7c

(c

僅代表數(shù)值)看成三個(gè)事件（較繁）事件3：飛船和彗星在地面系相撞x3，t3飛船彗星00’SS’xx1x2x’t1t2x3t310這段距離在飛船上看多大？用洛侖茲變換x=7c小，S系中事件1、2是同時(shí)發(fā)生的。x=8.75c

大，S’系中事件1、2是必不是同時(shí)發(fā)生的。飛船彗星00’SS’xx1x2x’t1t211x’比

x長(zhǎng)還可以這樣來(lái)理解：在S’系中的觀察者來(lái)看，S系測(cè)得x1,x2(相應(yīng)于它的x1’,x2’，)，并不是同時(shí)測(cè)的，而是先測(cè)了x2’

,再測(cè)的x1’,而這時(shí)S’系已向右運(yùn)動(dòng)了一段距離，當(dāng)然測(cè)得的結(jié)果長(zhǎng)了。飛船彗星00’SS’xx1x2x’t1t212現(xiàn)在再來(lái)看事件3：設(shè)事件3：飛船和彗星在地面系x3，t3相撞有人說(shuō)，飛船上看，再經(jīng)過(guò)t’相撞：對(duì)不對(duì)？因?yàn)槭录?、2在地面上看是同時(shí)，在飛船上看并不是同時(shí)，有時(shí)間差：【答】錯(cuò)。13即t’2<t’1,飛船上的人認(rèn)為，地面上的人是先看到彗星，后看到飛船的。它們相差5.25s,而在這5.25s時(shí)間內(nèi)，彗星已經(jīng)向飛船接近了距離

(在飛船系中，彗星的速度為v’)所以，飛船上的人應(yīng)以彗星的這個(gè)位置來(lái)計(jì)算還有多少時(shí)間相撞（結(jié)果相同）例題2一宇宙飛船以相對(duì)于地球500km每秒的速率飛向火星，宇航員測(cè)出他經(jīng)過(guò)80小時(shí)的飛行到達(dá)火星。試求地面上的觀察者所測(cè)得的飛行時(shí)間與宇航員測(cè)得的時(shí)間之差。14例題3在高速公路上有一座長(zhǎng)200m的大橋，汽車(chē)從橋的一端駛到另一端用時(shí)8s，現(xiàn)從以0.6c的速率沿高速公路向前飛行的飛船中觀察，求：（1）大橋的長(zhǎng)度；（2）汽車(chē)駛上橋的一端和駛到另一端這兩個(gè)事件的空間

間隔及時(shí)間間隔；（3）汽車(chē)的平均速度。1516第4題.如圖所示，S系中的觀察者有一根米尺固定在x軸上，兩端各有一手槍。S’系中的x’

軸上固定有另一根長(zhǎng)尺，當(dāng)它從米尺旁邊經(jīng)過(guò)時(shí)，

S系中的觀察者同時(shí)扳動(dòng)兩槍?zhuān)棺訌椩赟’系中的尺上打出兩個(gè)記號(hào)。問(wèn)：在S’系中記號(hào)間距

x2-x1與1m比，長(zhǎng)還是短？【解】u1m的尺運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)尺SSux1x2x1x2t1t2=t1xx有人說(shuō)，S’系中的長(zhǎng)尺，從米尺旁邊經(jīng)過(guò)，所以，它是動(dòng)長(zhǎng)，記號(hào)間距x2-x1應(yīng)比1m短。對(duì)不對(duì)？17定性分析：t2=t1t2<t1（后）（先）按同時(shí)性的相對(duì)性的重要規(guī)律，得方法一.方法二。由洛侖茲變換定量計(jì)算：長(zhǎng)尺Sx1m-u1m-ux2t2’x2t2t1x1Sx2xt2x1t118x2-x1是固定長(zhǎng)尺上兩彈痕間的距離。在S’系中看1m是動(dòng)長(zhǎng)。u1m的尺運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)尺SSux1x2x1x2t1t2=t1xxt’1t’219我們知道，在S系中測(cè)運(yùn)動(dòng)棒的長(zhǎng)度，必須同時(shí)測(cè)它兩端的坐標(biāo)，有我們也知道，若在S’系中