E2狹義相對論動力學(xué)

1、狹義相對論復(fù)習(xí)狹義相對論復(fù)習(xí)洛侖茲變換：洛侖茲變換：222222()1()1xutxxutucyyzzuxtuxcttcuc 愛因斯坦的兩個基本假設(shè)：愛因斯坦的兩個基本假設(shè)：在所有慣性系測量真空中的光速都是相等的在所有慣性系測量真空中的光速都是相等的所有物理規(guī)律對所有慣性系都是等價的；所有物理規(guī)律對所有慣性系都是等價的；狹義相對論時空觀狹義相對論時空觀1 1、同時的相對性、同時的相對性2 2、時間延緩、時間延緩3 3、長度縮短、長度縮短221/c-uttx/c-ux22121cuvuvvxxx22211cuv/c-uvvxyy22211cuv/c-uvvxzz2221/c-ucuxt光速不變原

2、理光速不變原理等價性原理等價性原理例 A 星以 0.8c 速度靠近地球，地球上觀察到它發(fā)射的光強變化周期為2小時，求 A 星上測得光強變化周期？在一周期中A 星相對地球走的距離？221/c-utt22/1cutt小時）(2 . 18 . 0122mS1281073. 11038 . 036002 2時間延緩時間延緩狹義相對論復(fù)習(xí)狹義相對論復(fù)習(xí)洛侖茲變換：洛侖茲變換：愛因斯坦的兩個基本假設(shè)：愛因斯坦的兩個基本假設(shè)：在所有慣性系測量真空中的光速都是相等的在所有慣性系測量真空中的光速都是相等的所有物理規(guī)律對所有慣性系都是等價的；所有物理規(guī)律對所有慣性系都是等價的；2201/c-vmm amF光速不變

3、原理光速不變原理等價性原理等價性原理mFatmFt avvt , c 00vcmm，加速器加速器0221mmvc動量的形式為動量的形式為 vmp 0221m vvcvccv dtv)v(mdtdrdFEk00()()vvd mvvdmv vmdv v 0221/mmvc03/22221/m vdvdmcvc3002223/22200(1/)1/vvm v dvm vdvcvcvc2200221/m cm cvc_20Em c20cmpcE0221/m vpvc222220221/m v cp cvc222242222222000022()1/m v cm cm v cp cm cvc22022

4、()1/m cvc得益于愛因斯坦理論的重大發(fā)明得益于愛因斯坦理論的重大發(fā)明1.各個國家的高能加速器高能加速器設(shè)計時必須考慮相對論效應(yīng)，如同步加速器里要控制磁場必須與質(zhì)量同步變化。2.核能核能利用了這樣一個物理現(xiàn)象：當(dāng)鈾原子發(fā)生裂變時，總質(zhì)量的微量損失可以轉(zhuǎn)變成能量，其依據(jù)正是愛因斯坦的著名等式EMc2。如今，核能為英國提供了25%的電力。3.全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)之所以能將物體的位置精確到米，正是根據(jù)愛因斯坦的相對論對地球衛(wèi)星發(fā)出的信號進(jìn)行了修正。得益于愛因斯坦理論的重大發(fā)明得益于愛因斯坦理論的重大發(fā)明4.狹義相對論與量子理論相結(jié)合，指出了反物質(zhì)反物質(zhì)的存在?？茖W(xué)家們利用正電子，即反物質(zhì)“電

5、子”，通過X射線層析照相術(shù)研究大腦活動。5.亞原子粒子亞原子粒子的特性是相對論的直接結(jié)果，其存在可以解釋從化學(xué)元素的特性到磁鐵作用的多種現(xiàn)象。6.太陽能電池、防盜報警器和照相機的測光表都是以光電光電效應(yīng)效應(yīng)為基礎(chǔ)的；愛因斯坦1916至1917年對光子的研究為人類40年后發(fā)現(xiàn)激光奠定了基礎(chǔ)。目前激光廣泛應(yīng)用于從DVD到激光打印機的多種產(chǎn)品。狹義相對論總結(jié)狹義相對論總結(jié)洛侖茲變換：洛侖茲變換：222222()1()1xutxxutucyyzzuxtuxcttcuc 愛因斯坦的兩個基本假設(shè)：愛因斯坦的兩個基本假設(shè)：在所有慣性系測量真空中的光速都是相等的在所有慣性系測量真空中的光速都是相等的所有物理規(guī)

6、律對所有慣性系都是等價的；所有物理規(guī)律對所有慣性系都是等價的；狹義相對論時空觀狹義相對論時空觀1 1、同時的相對性、同時的相對性2 2、時間延緩、時間延緩3 3、長度縮短、長度縮短221/c-uttx/c-ux22121cuvuvvxxx22211cuv/c-uvvxyy22211cuv/c-uvvxzz2221/c-ucuxt光速不變原理光速不變原理等價性原理等價性原理狹義相對論總結(jié)狹義相對論總結(jié)0221mmvc動量的形式仍然為動量的形式仍然為 vmp 0221m vvc2200221/km cEm cvc_20Em c2222220022()()1/m cp cm cvc例例 一列高速火車

7、以速度0.6c駛過車站時，固定在站臺上的一細(xì)桿長度為l，質(zhì)量為m，從高速火車上測量，細(xì)桿長度、質(zhì)量和能量？ 解x/c-ux221221/c-ul221/c-umm 2221/c-umcE總22221mc/c-umcEKl 8 . 0m25. 1225. 1mc225. 0mc【例題】【例題】一?？谙闾堑撵o止質(zhì)量為 0.5g，它全部放出的能量相當(dāng)于多少汽油（汽油的燃燒值3.65x107J/l)？ 2110.45399 10EmcJ 1374.5 103.65 1061.23 10 lJ13105 . 428)103(0005. 0【例題】【例題】一質(zhì)子的靜止質(zhì)量為 1.67265 10-27kg

8、，中子的的靜止質(zhì)量為 1.67495 10-27kg。兩個質(zhì)子和兩個質(zhì)子組成一個氦核，它的靜止質(zhì)量為6.64490 10-27kg。求組成一個氦核放出的能量？ 27226.69534 10pnmmmkg2110.45399 10EmcJ 29225.04432 10pnHemmmmkgmol/1002. 623molJ /1073. 212 【例題】【例題】一粒子的靜止質(zhì)量為 m0 以高速運動，現(xiàn)觀察到其質(zhì)量為 2m0 ，求粒子的速度，動量和能量？ cmcmp003232 cv232020202cmcmcmE總總能量靜止靜止能量 動能2201/cvmm02m21/122cv【例題】【例題】設(shè)某

9、微觀粒子的總能量是它的靜止能量的K倍，則其運動速度的大小為多大？(以c表示真空中的光速)2220/1ccmEv12KKcv Kc22/11v2221/1kc v20cKm【例題】【例題】一電子的質(zhì)量為m0，將其加速到0.6c，求需要做的功？再將其加速到0.8c，求需要做的功？202220/1cmccmWv 2022016 . 01cmcmW22022026 . 018 . 01cmcmW2041cm20125cm【例題】兩個相同的粒子，靜質(zhì)量為【例題】兩個相同的粒子，靜質(zhì)量為 m0，粒子靜止，粒子，粒子靜止，粒子以以 0.6c 的速率向碰撞，設(shè)碰撞是完全非彈性的，求碰撞的速率向碰撞，設(shè)碰撞是完全非彈性的，求碰撞后復(fù)合粒子的運動速度和靜止質(zhì)量、動量和動能？后復(fù)合粒子的運動速度和靜止質(zhì)量、動量和動能？解：碰撞前后動量、能量均守恒解：碰撞前后動量、能量均守恒222002222(0.6 )11m cmcm cvccc022220.6(0.6 )11m cmvvccc022941mmvc009344m vm c3cv 03 22mm 能量守恒能量守恒動量