狭义相对论习题课剖析
大学物理第4章 狭义相对论时空观习题解答改
习 题4-1 一辆高速车以0.8c 的速率运动。
地上有一系列的同步钟,当经过地面上的一台钟时,驾驶员注意到它的指针在0=t ,她即刻把自己的钟拨到0'=t 。
行驶了一段距离后,她自己的钟指到6 us 时,驾驶员瞧地面上另一台钟。
问这个钟的读数就是多少？ 【解】s)(10)/8.0(16/12220μ=-μ=-∆=∆c c s cu t t所以地面上第二个钟的读数为)(10's t t t μ=∆+=4-2 在某惯性参考系S 中,两事件发生在同一地点而时间间隔为4 s,另一惯性参考系S′ 以速度c u 6.0=相对于S 系运动,问在S′ 系中测得的两个事件的时间间隔与空间间隔各就是多少？【解】已知原时(s)4=∆t ,则测时(s)56.014/1'222=-=-∆=∆s cu t t由洛伦兹坐标变换22/1'c u ut x x --=,得:)(100.9/1/1/1'''8222220221012m c u t u c u ut x c u ut x x x x ⨯=-∆=-----=-=∆4-3 S 系中测得两个事件的时空坐标就是x 1=6×104 m,y 1=z 1=0,t 1=2×10-4 s 与x 2=12×104 m,y 2=z 2=0,t 2=1×10-4 s 。
如果S′ 系测得这两个事件同时发生,则S′ 系相对于S 系的速度u 就是多少？S′ 系测得这两个事件的空间间隔就是多少？ 【解】(m)1064⨯=∆x ,0=∆=∆z y ,(s)1014-⨯-=∆t ,0'=∆t0)('2=∆-∆γ=∆cxu t t 2cxu t ∆=∆⇒ (m/s)105.182⨯-=∆∆=⇒x t c u (m )102.5)('4⨯=∆-∆γ=∆t u x x4-4 一列车与山底隧道静止时等长。
狭义相对论题目及其解答3
狭义相对论题目及其解答31.质量为M 的静止粒子衰变为两个粒子1m 和2m ，求粒子1m 的动量和能量。
解：由动量能量守恒定律0P P 21=+，p p p 21==⇒， W=W 1+W 2=M 0c 2 4212211c m c p W += 4222222c m c p W += 可得[][]221222121)m m (M )m m (M2Mc p --+-=)m m (M 2Mc E 2221221--= 2.已知某粒子m 衰变成两个质量为1m 和2m ，动量为1p 和2p （两者方向 夹角θ）的两个粒子，求该粒子的质量m 。
解：由能量动量守恒：设衰变前静质量M 0，运动速度为v ，222211200c m c m c m γγγ+=0021v m p p γ=+ 可得到v )r m r m (cos p p p p 2211212221+=-+θ注意到421221c m c R W +='，422222c m c R W +='，可以得到θcos p p c2c W 2W m m m 212421222120-''++=()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++++=θcos p p p c m p c m c 2m m 212242221421222213.（1）设E 和p 是粒子体系在实验室参考系∑系中的总能量和总动量（其动量与x 方向夹角为θ）。
证明在另一参考系∑'系（相对∑系以速度v 沿x 轴运动）中的粒子体系总能量和总动量满足：()c /E p p x x βγ-=， ()x cp E E βγ-='，()cp /E cos sin tg βθγθθ-='（2）某光源发出的光束在两个惯性系中与x 夹角分别为θ和θ'证明 θββθθcos 1cos cos --='γθβθθ)cos (1sin sin -='（3）考虑在∑系立体角φθd dcos d =Ω的光束，证明在变换到另一惯性系∑'系时，立体角变为()22cos -1d d θβγΩ=Ω'解：（1）⎪⎭⎫⎝⎛=ωμc i ,p p对洛仑兹变换：r r p a p μμ='()c /E p p x x βγ-='()x cp E E βγ-='()cp /E cos sin p p tg yx βθγθθ-=''='（2）由⎪⎭⎫⎝⎛ωc i ,k 变换式：()⎪⎩⎪⎨⎧'-='⎪⎭⎫ ⎝⎛-='x 2x x k v c v k k ωγωωγ ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=''='='⇒ωθγωθγθωθ22c v cos c wc v kcos cos ccos k 又⎪⎭⎫ ⎝⎛-=''c v cos cos θγωθω⎪⎭⎫⎝⎛-='θωωγωcos c v可得：θθθcos cv1c v cos cos --=' γθβθθ)cos (1sin sin -='（3）由上面推导：()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--='θθθθθθβθβθθd sin c v c v cos d sin -cos -1cos -11d sin -2()()22cos -1-1d sin θββθθ-=θϕe e e r⨯= 垂直于x 轴运动，ϕ∴不受影响，()()()2222222cos -1d d cos -1-1d d sin cos -1c v -1d d sin d γθβθββϕθθθβϕθθΩ=Ω=='''=Ω'4.考虑一个质量为1m 和能量为1E 的粒子射向另一质量为2m 的静止粒子体系，通常在高能物理中，选择质心参考系有许多方便之处，在该参考系中，总动量为零。
狭义相对论习题、答案与解法(2010.11.22)
狭义相对论习题、答案与解答一． 选择题 1. 有下列几种说法：（1） 真空中，光速与光的频率、光源的运动、观察者的运动无关； （2） 在所有惯性系中光在真空中沿任何方向的传播速率都相同； （3） 所有惯性系对物理基本规律都是等价的。
请在以下选择中选出正确的答案（C ）A 、 只有（1）、（2）正确；B 、 只有（1）、（3）正确；C 、 只有（2）、（3）正确；D 、 3种说法都不正确。
2.（1）对某观察者来说，发生在某惯性系同一地点、同一时刻两个事件，对于相对该惯性系做匀速直线运动的其他惯性系中的观察者来说，它们是否同时发生？（2）在某惯性系不同地点、同一时刻的两个事件，它们在其他惯性系中是否同时发生？（A ）A 、（1）同时，（2）不同时；B 、（1）不同时，（2）同时；C 、（1）同时，（2）同时；D 、（1）不同时，（2）不同时。
参考答案：（1） ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=∆=∆-∆-∆='∆001222x t c v x c v t t 0='∆t（2） ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧≠'∆='∆-''∆+'∆=∆001222x t c v x cv t t 2221c v x c v t -'∆=∆3．K 系中沿x 轴方向相距3m 远的两处同时发生两事件，在K '系中上述两事件相距5m 远，则两惯性系间的相对速度为（A ） A 、c )54( ； B 、c )53(； C 、c )52(； D 、c )51(。
参考答案：221cv vt x x --=' 221cv t v x x -∆-∆='∆ c c x x c v 54531122=⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛'∆∆-=4.两个惯性系K 和K '，沿x x '轴方向作相对运动，相对速度为v ，设在K '系中某点先后发生两个事件，用固定于该系的钟测出两事件的时间间隔为0t ∆，而用固定在K 系的钟测出这两个事件的时间间隔为t ∆。
狭义相对论习题、答案与解法(2010.11.22)
狭义相对论习题、答案与解答一． 选择题 1. 有下列几种说法：（1） 真空中，光速与光的频率、光源的运动、观察者的运动无关； （2） 在所有惯性系中光在真空中沿任何方向的传播速率都相同； （3） 所有惯性系对物理基本规律都是等价的。
请在以下选择中选出正确的答案（C ）A 、 只有（1）、（2）正确；B 、 只有（1）、（3）正确；C 、 只有（2）、（3）正确；D 、 3种说法都不正确。
2.（1）对某观察者来说，发生在某惯性系同一地点、同一时刻两个事件，对于相对该惯性系做匀速直线运动的其他惯性系中的观察者来说，它们是否同时发生？（2）在某惯性系不同地点、同一时刻的两个事件，它们在其他惯性系中是否同时发生？（A ）A 、（1）同时，（2）不同时；B 、（1）不同时，（2）同时；C 、（1）同时，（2）同时；D 、（1）不同时，（2）不同时。
参考答案：（1） ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=∆=∆-∆-∆='∆001222x t c v x c v t t 0='∆t（2） ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧≠'∆='∆-''∆+'∆=∆001222x t c v x cv t t 2221c v x c v t -'∆=∆3．K 系中沿x 轴方向相距3m 远的两处同时发生两事件，在K '系中上述两事件相距5m 远，则两惯性系间的相对速度为（A ） A 、c )54( ； B 、c )53(； C 、c )52(； D 、c )51(。
参考答案：221cv vt x x --=' 221cv t v x x -∆-∆='∆ c c x x c v 54531122=⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛'∆∆-=4.两个惯性系K 和K '，沿x x '轴方向作相对运动，相对速度为v ，设在K '系中某点先后发生两个事件，用固定于该系的钟测出两事件的时间间隔为0t ∆，而用固定在K 系的钟测出这两个事件的时间间隔为t ∆。
大学物理 狭义相对论 习题及答案
第5章 狭义相对论 习题及答案1. 牛顿力学的时空观与相对论的时空观的根本区别是什么？二者有何联系？答：牛顿力学的时空观认为自然界存在着与物质运动无关的绝对空间和时间，这种空间和时间是彼此孤立的；狭义相对论的时空观认为自然界时间和空间的量度具有相对性，时间和空间的概念具有不可分割性，而且它们都与物质运动密切相关。
在远小于光速的低速情况下，狭义相对论的时空观与牛顿力学的时空观趋于一致。
2. 狭义相对论的两个基本原理是什么？ 答：狭义相对论的两个基本原理是：（1）相对性原理 在所有惯性系中，物理定律都具有相同形式；（2）光速不变原理 在所有惯性系中，光在真空中的传播速度均为c ,与光源运动与否无关。
3．你是否认为在相对论中，一切都是相对的？有没有绝对性的方面？有那些方面？举例说明。
解 在相对论中，不是一切都是相对的，也有绝对性存在的方面。
如，光相对于所有惯性系其速率是不变的，即是绝对的；又如，力学规律，如动量守恒定律、能量守恒定律等在所有惯性系中都是成立的，即相对于不同的惯性系力学规律不会有所不同，此也是绝对的；还有，对同时同地的两事件同时具有绝对性等。
4．设'S 系相对S 系以速度u 沿着x 正方向运动，今有两事件对S 系来说是同时发生的，问在以下两种情况中，它们对'S 系是否同时发生？（1）两事件发生于S 系的同一地点； （2）两事件发生于S 系的不同地点。
解 由洛伦兹变化2()vt t x cγ'∆=∆-∆知，第一种情况，0x ∆=，0t ∆=，故'S 系中0t '∆=，即两事件同时发生；第二种情况，0x ∆≠，0t ∆=，故'S 系中0t '∆≠，两事件不同时发生。
5-5 飞船A 中的观察者测得飞船B 正以0.4c 的速率尾随而来，一地面站测得飞船A 的速率为0.5c ，求：（1）地面站测得飞船B 的速率； （2）飞船B 测得飞船A 的速率。
18狭义相对论习题精选(解析版)
\2探18狭义相对论习题精选（解析版）狭义相对论的两条基本假设 1.经典的相对性原理一速度的合成法则 2.光的传播与经典的速度合成法则存在矛盾，狭义相对论提出的两条基本假设是：相对性 原理与光速不变原理。
3•“事件”概念是理解同时的相对性的基础,“地面上认为同时的两个事件，对于沿着两个事件发生地的连线的观察者来说，更靠前面的那个事件发生在先”要记住这个结论。
二、时间和空间的相对性1.长度的相对性：I =1。
-C ）2.例题12cm 2在S 系测得该圆面积为多少？已知 S'系在t = t ‘ = 0时与S 系坐标轴重合，以-0.8c 的速度沿公共轴X - x'运动。
解：在S '系中观测此圆时，与平行方向上的线度将收缩为 R 庄2•时间的相对性:三、狭义相对论的其它三个结论1•相对论速度变换公式:u + V V = --- ' --u +v 1+-^ 2.相对论质量公式:V 2 1 -㈠ c3.质能方程：E =mc4.相对论动能：E K =E-E 02 2=mc -m o c1.S 系中平面上一个静止的圆的面积为而与垂直方向上的线度不变，仍为2R ,所以测得的面积为（椭圆面积）l x =1； =1； =「si n30由S 系测得尺在ox 方向的投影的长度为:(式中a 、b 分别表示椭圆的长半轴和短半轴)2.S 系中记录到两事件空间间隔心x=600m ，时间间隔 A t =8x10^3，而s 系中记录A t '=O ，求s '系相对s 系的速度。
解：设相对速度为V ,在S 系中记录到两事件的时空坐标分别为(x 1,t 1)>(x 2,t 2) ； S 系中记录到两事件的时空坐标分别(x 1, t 1)为及(X 2 ,t 2 )。
得:i t ' =0, i x = 600m, i t = 8x 10」S3. 一根米尺静止在s 系中，和OX 轴成30角，如果S 系中测得该米尺与 ox 轴成45角，s 系相对s 系的速度是多少？ s 系中测得米尺长度是多少?解：如图，由题意知，在S '系中米尺在ox '及o 'y '方向上的投影的长度为：设在S 系中测得米尺长为l,则米尺在ox,oy 方向上的投影的长度为:AT7(_!• 1l x =lcos45 I ； =lsi n45即 l^l ；因为尺在o ；方向上的投影长度不变即：I ； =1；S = Tiab =兀」1L 〔v 〕2 —丫 2丿由洛仑兹变换得:=巾 2 -t l )-冷(X 2 -XLc根据题意得:I ； = I 'COS301； =1 si n30 其中 l' = 1m于是有l yl；l xl x =匚』1-匸】 即 I 'si n30" = l 'cos30；|1-⑴=V 2丿Y 2丿^^^^£sin3^^o.7o7mcos45 cos454.宇宙飞船相对于地面以速度V 作匀速直线飞行，某一时该飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过 A t （飞船上的钟）时间后，被尾部的接收器收到，则飞船的固有长度 是多少？ 解：飞船的固有长度就是相对于飞船静止的观察者测得的飞船长度。
Chapter6狭义相对论解析课件
2） u << c 1
x x ut y y z z t t
伽利略 变换
发展
33
3） u > c 变换无意义
速度有极限 实际信号传递速度 都不可能超过光速
x x ut
1
u2 c2
y y
z z
t
t
u c2
x
1
u2 c2
34
4） 由洛仑兹变换看同时性的相对性 解题的一般思路
事件之间的时间间隔叫原时。
2. 原时最短 时间膨胀 考察S' 中的一只钟
x x2 x1 0 一只钟
t t2 t1 原时
S S ( x1, t1)
S (x1, t1) S( x1, t2 )
t t2 t1 两地时
( x2 ,42t2 )
由洛仑兹逆变换
t
t
u c2
x
1
u2 c2
t
1
z z
t t
逆变换
x x ut y y z z t t
y S yS
o
r
o
u
r
P
x
xx
ut
x
12
速度变换与加速度变换
dr dt
dr dt
正变换
x x ut y y
z z
t t
用S系的时间求导
dx dt
dx dt
u
dt dt
牛顿时空：
时间量度与参考 系无关，
即 t t
x x u 正
47
20.5 岁和 30岁
若用到一对夫妻身上（丈夫宇航）会怎样呢？
初始
见面时
问题：相对的 加速 -- 非惯性系 广义相对论
狭义相对论 习题解
七、狭义相对论一、选择题1、下列几种说法（1）所有惯性系对物理基本规律都是等价的。
（2）在真空中光的速度与光的频率、光源的运动无关。
（3）在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同。
其中哪些说法是正确的？ （A ） （1）、（2） （B ） （1）、（3） （C ） （2）、（3） （D ） （1）、（2）、（3）2、一光子火箭相对于地球以0.96c 的速度飞行，火箭长100m,一光脉冲从火箭尾部传到头部，地球上的观察者看到光脉冲经过的空间距离是 (A)54.88; (B)700; (C)714.3; (D)14.33、K 系和K '系是坐标轴相互平行的两个惯性系，K '系相对于K 系沿OX 轴正方向向右匀速直线运动，一根刚性尺静止在K '系中，与X O ''轴成ο30角，今在K 系中观测得该尺与OX 轴成ο45，则K '系相对于K 系的速度是 （A ）c32 （B ）c 31 （C ）c 32 （D ）c 314、一火箭的固有长度为L ，相对于地面作匀速直线运动的速度为1v ，火箭上有一个人从火箭的后端向火箭前端上的一个靶子发射一颗相对于火箭的速度为2v 的子弹，在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间是 （A ）21v v L + （B ）2v L （C ）12v v L - （D ）211)/(1c v v L-5、两个惯性系S 和S '，沿x(x ')轴方向作相对运动，相对速度为u ，设在S '系中某点现后发生的两个事件，用固定在该系的钟测出两件事的时间间隔为0τ，而用固定在S 系中的钟测出这两件事的时间间隔为τ。
又在S '系x '轴上放置一固有长度为0l 的细杆，从S 系测得此杆的长度为l ，则(A)τ<0τ, l <0l (B)τ<0τ, l >0l (C)τ>0τ, l >0l(D)τ>0τ, l <0l6、边长为a 正方形薄板静止于惯性系K 的XOY 平面内，且两边分别与X 、Y 轴平形，今有惯性系K '以0.8c （c 为真空光速）的速度相对于K 系沿X 轴作匀速直线运动，则从K '系测得薄板的面积为 （A ）2a （B ）0.62a （C ）0.82a（D ）2a /0.6 7、（1）对于观察者来说，发生在某惯性系中同一地点、同一时刻的两个事件，对于相对该惯性系作匀速直线运动的其它惯性系中的观察者来说它们是否同时发生？（2）在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，它们在其它惯性系中是否同时发生？ 关于上述两个问题正确答案是 （A ）（1）同时，（2）不同时 （B ）（1）同时，（2）同时 （C ）（1）不同时，（2）不同时 （D ）（1）不同时，（2）同时 8、把一个静止质量为0m 的粒子，由静止加速到v=0.6c （c 为真空中的光速）需作的功为 （A ）0.1820c m （B ）0.2520c m （C ）0.3620c m （D ）1.2520c m9、质子在加速器中被加速，当其动能为静止能量的4倍时，其质量为静止质量的（ ）倍 （A ）5 （B ）6 （C ）3 （D ）810、在参照系S 中，有两个静止质量都是0m 的粒子A 和B ，分别以速度v 沿同一直线相向运动，相碰后合在一起成为一个粒子，则其静止质量M的值为（A ）20m（B ）20)/(12c v m - （C ）20)/(12c v m -（D ）20)/(12c v m - （c 为真空中光速）11、宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过Δt （飞船上的钟）时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为 (A)c ·Δt (B) v ·Δt(C)c ·Δt 2)/(1c v - (D) c ·Δt/2)/(1c v -12、根据相对论力学，动能为1/4Mev 的电子，其运动速度约等于 (A)0.1c (B)0.5c (C)0.75c(D)0.85c (c 表示真空中的光速，电子的能量Mev c m 5.020=）二、填空题1、有一速度为u 的宇宙飞船沿X 轴的正方向飞行，飞船头尾各有一个脉冲光源在工作，处于船尾的观测者测得光源发出的光脉冲的传播速度大小为 ，处于船头的观测者测得光源发出的光脉冲的传播速度大小为2、一列高速火车以速度u 驶过车站时，固定在站台的两只机械手在车厢上同时划出两个痕迹，静止在站台上的观察者同时测出两痕迹之间的距离为1m ，则车厢上的观察者应测出两痕迹之间的距离为 。
大学物理第十五章狭义相对论基础课后习题答案及复习内容
第十五章狭义相对论基础一、基本要求1. 理解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。
2. 了解洛仑兹变换及其与伽利略变换的关系；掌握狭义相对论中同时的相对性，以及长度收缩和时间膨胀的概念，并能正确进行计算。
3. 了解相对论时空观与绝对时空观的根本区别。
4. 理解狭义相对论中质量和速度的关系，质量和动量、动能和能量的关系，并能分析计算一些简单问题。
二、基本内容1.牛顿时空观牛顿力学的时空观认为，物体运动虽然在时间和空间中进行，但时间的流逝和空间的性质与物体的运动彼此没有任何联系。
按牛顿的说法是“绝对空间，就其本性而言，与外界任何事物无关，而永远是相同的和不动的。
”，“绝对的，真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀地与任何外界对象无关地流逝着。
”以上就构成了牛顿的绝对时空观，即长度和时间的测量与参照系无关。
2．力学相对性原理所有惯性系中力学规律都相同，这就是力学相对性原理（也称伽利略相对性原理）。
力学相对性原理也可表述为：在一惯性系中不可能通过力学实验来确定该惯性系相对于其他惯性系的运动。
3. 狭义相对论的两条基本原理（1）爱因斯坦相对性原理：物理规律对所有惯性系都是一样的，不存在任何一个特殊的（例如“绝对静止”的）惯性系。
爱因斯坦相对论原理是伽利略相对性原理（或力学相对性原理）的推广，它使相对性原理不仅适用于力学现象，而且适用于所有物理现象。
（2）光速不变原理：在任何惯性系中，光在真空中的速度都相等。
光速不变原理是当时的重大发现，它直接否定了伽利略变换。
按伽利略变换，光速是与观察者和光源之间的相对运动有关的。
这一原理是非常重要的。
没有光速不变原理，则爱因斯坦相对性原理也就不成立了。
这两条基本原理表示了狭义相对论的时空观。
4. 洛仑兹变换()⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧--='='='--='2222211c u xc u t t z z y y c u ut x x （K 系->'K 系）()⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧-'+'='='=-'+'=2222211c u x c u t t z z y y c u t u x x （K 系->'K 系） 令u c β=，γ=①当0→β，γ=1得ut x x -='，,',','t t z z y y ===洛仑兹变换就变成伽利略变换。
章狭义相对论基础习题解答
20章狭义相对论基础习题解答(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--狭义相对论基础习题解答一选择题1. 判断下面几种说法是否正确 ( )(1) 所有惯性系对物理定律都是等价的。
(2) 在真空中，光速与光的频率和光源的运动无关。
(3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向传播的速度都相同。
A. 只有 (1) (2) 正确B. 只有 (1) (3) 正确C. 只有 (2) (3) 正确D. 三种说法都正确解：答案选D 。
2. (1)对某观察者来说，发生在某惯性系中同一地点、同一时刻的两个事件，对于相对该惯性系作匀速直线运动的其它惯性系中的观察者来说，它们是否同时发生(2)在某惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，它们在其它惯性系中是否同时发生关于上述两个问题的正确答案是：( )A. (1) 同时， (2) 不同时B. (1) 不同时， (2) 同时C. (1) 同时， (2) 同时D. (1) 不同时， (2) 不同时解：答案选A 。
3．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的( )（1）一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速.（2）质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对运动状态而改变（3）在一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生的.（4）惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些。
A. (1)，(3)，(4)B. (1)，(2)，(4)C. (1)，(2)，(3)D. (2)，(3)，(4)解：同时是相对的。
答案选B 。
4. 一宇宙飞船相对地球以的速度飞行，一光脉冲从船尾传到船头。
飞船上的观察者测得飞船长为90m，地球上的观察者测得光脉冲从船尾发出和到达船头两个事件的空间间隔为 ( )1A. 90mB. 54mC. 270mD. 150m 解：x ′=90m, u = c , 8790/(310)310s t -'∆=⨯=⨯ 2()/1(/)270m x x u t u c ''∆=∆+∆-=。
狭义相对论习题和答案
狭义相对论习题和答案(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--作业6 狭义相对论基础研究：惯性系中的物理规律；惯性系间物理规律的变换。
揭示：时间、空间和运动的关系.知识点一:爱因斯坦相对性原理和光速不变1.相对性原理：物理规律对所有惯性系都是一样的，不存在任何一个特殊 (如“绝对静止”)惯性系。
2.光速不变原理：任何惯性系中，光在真空中的速率都相等。
( A )1（基础训练1）、宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为(c 表示真空中光速)(A) c ·t (B) v ·t (C) 2/1(v /)c t c ∆⋅-(D) 2)/(1c t c v -⋅⋅∆【解答】飞船的固有长度为飞船上的宇航员测得的长度，即为c ·t 。
知识点二:洛伦兹变换由牛顿的绝对时空观伽利略变换，由爱因斯坦相对论时空观洛仑兹变换。
(1)在相对论中，时、空密切联系在一起(在x 的式子中含有t ，t 式中含x)。
(2)当u << c 时，洛仑兹变换 伽利略变换。
(3)若u c, x 式等将无意义xxx v cv vv v 21'--= 1（自测与提高5）、地面上的观察者测得两艘宇宙飞船相对于地面以速度 v = 逆向飞行．其中一艘飞船测得另一艘飞船速度的大小v ′=_0.994c _． 【解答】2222()220.9'0.994()1/10.91v v v c v c v v c v c --⨯====-++-知识点三:时间膨胀(1)固有时间0t ∆：相对事件发生地静止的参照系中所观测的时间。
(2)运动时间t ∆：相对事件发生地运动的参照系中所观测的时间。
201⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=∆c v t t (B )1（基础训练2）、在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s ，若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s ，则乙相对于甲的运动速度是(c 表示真空中光速)(A) (4/5) c ． (B) (3/5) c ． (C) (2/5) c ． (D) (1/5) c ． 【解答】()2220024311551/t v t v c c c t v c ∆⎛⎫⎛⎫⎛⎫∆⇒=-⇒=-= ⎪ ⎪ ⎪∆⎝⎭⎝⎭⎝⎭-2（自测与提高12）、飞船A 以的速度相对地球向正东飞行，飞船B 以的速度相对地球向正西方向飞行．当两飞船即将相遇时A 飞船在自己的天窗处相隔2s 发射两颗信号弹．在B 飞船的观测者测得两颗信号弹相隔的时间间隔为多少 【解答】以地面为K 系，飞船A 为K ˊ系，以正东为x 轴正向；则飞船B 相对于飞船A 的相对速度220.60.8 1.4'0.9460.810.80.61(0.6)1B A B A B v v c c v c c v cc v c c----====-+⨯---' 6.17()t s ∆===知识点四:长度收缩(1)固有长度0l :相对物体静止的参照系测得物体的长度。
七狭义相对论习题课选讲例题
相对论质量概念及其物理意义
相对论质量
指物体相对于观察者运动时，其质量会随速度的增加 而增加，即动质量。
物理意义
相对论质量揭示了质量和能量之间的内在联系。根据爱 因斯坦的质能方程E=mc^2，物体的能量和质量是可以 相互转化的。因此，相对论质量不仅具有惯性，而且还 具有能量，是物体运动状态的一种表现。同时，相对论 质量也解释了为什么高速运动的物体难以被加速，因为 随着速度的增加，物体的质量也会增加，从而需要更大 的力才能改变其运动状态。
本次习题课重点内容回顾
狭义相对论基本原理
包括相对性原理和光速不变原理，是理解狭义相对论的 基础。
质能方程
介绍了爱因斯坦的质能方程E=mc²，阐述了质量和能量之间 的等价关系。
ABCD
时间膨胀和长度收缩
讲解了运动物体时间膨胀和长度收缩的效应，以及这些 效应在日常生活中的体现。
相对论力学基础
讲解了相对论力学中的一些基本概念，如动量、力、功 等，以及它们与经典力学的区别。
提高其测量精度和准确性。
实践操作指南
包括校准前的准备工作、校准步 骤、校准后的检验和调整等。需 要针对不同的光学仪器和校准要
求制定具体的操作指南。
注意事项
在校准过程中需要注意仪器的使 用环境、校准标准的选择和校准 周期的确定等问题，以确保校准
结果的可靠性和有效性。
典型光学问题案例分析
案例一
迈克尔逊-莫雷实验与以太假说。该实验通过测量地球相对于以太的运动速度来验证以太假说，但实验结果 却与预期相反，为狭义相对论的提出提供了重要依据。
高三物理第三册狭义相对论其它结论 练习与解析
高三物理第三册狭义相对论其它结论练习与解析
1,两惯性系沿X轴相对运动，当两坐标原点重合时为计时开始。
若在系中测得某两事件的时空坐标分别为
,。
而在系中测得该两事件同时发生。
试问：
(1) 系相对系的速度如何？
(2) 系中测得这两事件的空间间隔是多少？
解：(1)设系相对系的速度为u，由洛仑兹变换，
在系中测得两事件的时间坐标分别为
由题意，即
解得
式中，负号表示系沿 X 轴负向运动。
(2) 设在系中测得两事件的空间坐标分别为，由洛仑兹变换
因为，所以
2,在惯性系中，测得某两事件发生在同一地点，时间间隔为4s，在另一惯性系中，测得这两事件的时间间隔为6s。
试问在系中，它们的空间间隔是多少?
解: 分析在同一地点先后发生两事件的时间间隔即固有时间。
所以在系中测得的是由于相对论时间膨胀效应的结果，故有
根据洛仑兹变换，在系中测得二事件的空间坐示分别为
由题意，故。
《狭义相对论的基本原理》 说课稿
《狭义相对论的基本原理》说课稿尊敬的各位评委、老师们：大家好！今天我说课的题目是《狭义相对论的基本原理》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《狭义相对论的基本原理》是高中物理选修 3-4 中的重要内容。
这部分知识对于学生理解近代物理学的发展，拓展科学思维具有重要意义。
本节课的教材内容主要包括狭义相对论的两个基本原理：相对性原理和光速不变原理。
通过对这两个原理的学习，学生能够初步了解相对论的基本思想，为后续深入学习相对论的相关知识打下基础。
教材在编写上注重从实验和现象出发，引导学生思考和探究，逐步揭示相对论的基本原理。
同时，教材中还配备了一些实例和习题，帮助学生巩固所学知识，提高应用能力。
二、学情分析学生在学习本节课之前，已经掌握了牛顿力学的基本规律，形成了一定的经典物理思维。
然而，相对论的概念和原理与经典物理有很大的差异，学生在理解上可能会存在一定的困难。
高二的学生具备了一定的逻辑思维能力和抽象思维能力，但对于较为抽象和复杂的物理概念，还需要通过具体的实例和直观的演示来帮助理解。
此外，学生对于科学探究的方法和过程有了一定的了解，但在自主探究和合作学习方面还需要进一步的引导和培养。
三、教学目标基于以上的教材和学情分析，我制定了以下的教学目标：1、知识与技能目标（1）理解狭义相对论的相对性原理和光速不变原理。
（2）能运用狭义相对论的基本原理分析和解决一些简单的问题。
2、过程与方法目标（1）通过对经典物理与相对论的比较，培养学生的批判性思维能力。
（2）通过实验探究和理论分析，提高学生的科学探究能力和逻辑推理能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对科学的好奇心和求知欲，培养学生勇于探索的科学精神。
（2）使学生认识到科学理论的发展是不断创新和完善的，培养学生的科学态度和创新意识。
四、教学重难点教学重点：狭义相对论的相对性原理和光速不变原理。
大学物理_狭义相对论及其习题分解共55页PPT
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
பைடு நூலகம்大学物理_狭义相对论 及其习题分解
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
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谢谢！陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
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t l0u / c 2 S ut l0u2 / c2
1 u2 c2
1 u2 c2
隧道B端与火车b端相遇时，火车露在隧道外面的长度为
l l0 l l0 (1 1 u2 c 2 )
S系中的观察者有一根米尺固定在x轴上， 其两端各装一手枪。在S´系中的x´轴上固定另 一根长尺，当后者从前者旁边经过时，S系中 的观察者同时扳动两手枪，使子弹在S´系中的 尺上打出两个记号。试问在S´系中这两个记号 之间的距离是小于、等于、还是大于1 m?
在一个参考系中，波前是波动同时达到的各点 成的面。可同时是相对的，在S惯性系中同时的事 件，但在S´系中却不是同时的，反之亦然，不同惯 性系没有共同的同时性。
有一粒子静止质量为m0，现以速度v=0.8c运动， 有人在计算它的动能时，用了以下方法：
首先计算粒子质量
m
再根据动能公式，有
m0
m0
1 v2 c2 0.6c
1 u2 c2
1 u2 c2
相对论的时空观念
长度和时间的测量与参照系的选择有关。
(1)动钟变慢效应 t
1 u2 c2
(2)动尺缩短效应 l l0 1 u2 c2
相对论动力学
相对论质量 m
m0
相对论动量
1 u2 p mv
c2 m0v
1 u2 c2
相对论动力学方程
F
d (mv )
d
在以光速运动飞船上观察者看到的电磁场与地
球上的观察者所观察的一样，测得的光速仍然是c，
按爱因斯坦速度变换也是c .
一个点光源发射一光脉冲，在S惯性系和 相对S系以速度u运动的S´惯性系，光速都是c， S 和S´系的观察者都将波前绘成球面，而这两 个球面似乎不应重合，而实际存在的却只有一 个波前。你怎么说清这个表面上的不协调？
Ek
1 2
mv 2
1 2
m0 (0.8c)2 0.6
0.533m0c 2
你认为这样的计算正确吗？
用
Ek
1 mv 2 2
计算粒子动能是错误的。
相对论动能公式为 Ek mc 2 m0c2
Ek mc 2 m0c2
m0 1 v2
c2
c2 m0c2
m0 0.6
c2
m0c 2
2 3
m0c 2
0.667m0c 2
mi 常量
S ( x1, t1) ( x2 , t2 )
x2 x1 1m t1 t2
S ( x1, t1) ( x2 , t2 )
´ x2 x1 ?
x2
x1
x2
ut2 ( x1 ut1) 1 u2 c2
1 1 u2 c2
爱因斯坦想“追光”。当16岁的爱因斯坦 在瑞士阿劳州立中学上学时，就曾设想过以光 的速度c随同光线运动时光的电磁场该是怎样 呢？那是一个在空间振荡而停滞不前的电磁场， 还是与静止在地球上的观察者所看到的一样？ 他为此沉思了10年。现在要问，假设能造出光 子火箭，在以光速c飞行的飞船上测定的光速 该是多少？
狭义相对论时空观认为：时间、空间、运动三者是不 可分割地联系着；时间、空间的度量是相对的。不同 的惯性系没有共同的同时性，没有相同的时间、空间 度量。狭义相对论时空观反映在洛仑兹变换之中。
如果光速是300m/s，且对每个惯性系光 速又是一样的，那么我们对现实世界的感受 又将是怎样的？
这时狭义相对论的时空观念将明显地表现在 日常生活中，我们会容易感受到运动的汽车、飞 机的缩短、运动的钟变慢，物体质量随速度增加 的事实。
m0v
dt
dt 1 u2 c2
相对论能量与动量的关系：
能量 E mc 2 , E mc 2
动能 Ek E E0 mc 2 m0c2
静能 E0 m0c2
能量与动量关系 E 2 p2c2 m02c4
对于光子
m
h
c2
,
p
h
,
E
h
对牛顿时空观和狭义相对论时空观的理解。
牛顿时空观认为：时间、空间是绝对的，绝对是指 时间、空间与物质运动无关，与参考系无关；空间和 时间也是彼此独立的，空间的度量与时间无关，时间 的度量与空间无关，同时性也是绝对的。牛顿时空观 反映在伽利略变换之中。
E mc 2
1、质能关系。爱因斯坦质能关系
质量和能量之间不可分割的联系和对应关系:
物质具有质量m，必然同时具有相应的能量E
2、在孤立系统内，相对论总能量守恒。
Ei mic2 (Eik mi0c2 ) 常量
孤立系统内所有粒子的相对论动能与静能 之总和在相互作用过程中保持不变。
粒子在相互作用过程中相对论
第四章 狭义相对论基础
习题课
狭义相对论的基本原理
(1)相对性原理：物理定律对一切惯性系等价。 (2)光速不变原理：真空中光速与光源或观察者的
运动无关。
洛仑兹变换式
x x ut , y y, z z, t t ux / c2
1 u2 c2
1 u2 c2
x x ut , y y, z z, t t ux / c2
u
隧
a火 车b
A
道
B
在地面参照系S中看，火车长度要缩短。
在火车参照系Sቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中，隧道长度缩短。但隧道的
B端与火车b端相遇这一事件与隧道A端发生闪电的 事件不是同时的，而是B端先与b端相遇，而后A处 发生闪电，当A端发生闪电时，火车的a端已进入 隧道内，所以闪电仍不能击中a端。
隧道B端与火车b端相遇这一事件与A端发生
如果光速数值趋于无限大，那么洛仑兹 变换和狭义相对论的结论将有何变化？
当光速趋于无限大，洛仑兹变换将趋于伽利 略变换，从而长度缩短和时间延缓效应将消失， 物体质量也不随速度变化。
作相对运动的两个观察者，在什么情况下， 对两个不同事件“同时”的看法是一样的？在 某参考系中事件A比事件B早发生，是否可能存 在另一个参考系，在那里事件B比事件A早发生？ 这样的两个事件A、B之间会有因果关系吗？
只有两个事件在一个参考系中发生于同一地点 的同一时间，在另一参考系才可能是同时的。在不 同地点同时发生的两个事件，在另一参考系中绝不 可能同时。
只有无因果关系的两个事件，相距足够远，即
远到在两个事件发生的时间间隔内，用光信号也无
法取得联系的两地发生的事才有可能时序反转。
一火车以恒定速度通过隧道，火车和隧 道的静长是相等的。从地面上看，当火车的 前端b到达隧道的B端的同时，有一道闪电正 击中隧道的A端。试问此闪电能否在火车的a 端留下痕迹？