分别简述狭义相对论的两条基本假设

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高中试卷试题复习专题一狭义相对论

高中试卷试题复习专题一狭义相对论

号顿市安谧阳光实验学校第十四章相对论专题一相对论一、内容要点1.相对论的两个基本假设:(1).相对性原理:所有惯性参照系中物理规律都是相同的。

(2).光速不变原理:在所有惯性系中,光在真空中的速率相同,与惯性系之间的相对运动无关,也与光源、观察者的运动无关。

这是爱因斯坦在前人的实验基础上提出的假设,这两个假设就是相对论的基础。

之所以称为假设,是因为只根据麦克尔逊等几个实验提出,还未有数学的逻辑推理和推导。

在大量的结论和事实相符后,就成为相对论原理。

2.时间和空间的相对性:(1).同时的相对性:在一个参考系中的同时发生的事件,在另一参考系中的观察者看来可以是不同时的。

(2).长度间隔的相对性:长度收缩(一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小)(3).时间间隔的相对性:动钟变慢(4).相对论的时空观:①时间和物质的存在有关,它的长短与物质的运动速度有关.②空间也与物质的存在有关,物质的运动能使空间变形.相对论是普遍意义上的规律,而当速度很低时,Δt=Δt’,l=l’.所以,可以这样说,经典物理学是相对论在低速运动时的特例,只是我们长久生活在低速的世界中,不易觉察到而已.当我们认识到相对论的普遍性以后,在高速的科学研究上就要应用它.3.相对论的其他结论:(1).相对论速度变换公式设车对地面的速度为v,车上的人以速度u’沿着车前进的方向相对车运动,那么,人相对地面的速度u为://21u vuu vc+=+(2).相对论质量物体有静止质量m0和运动时的质量m,它们之间有如下关系:(3).质能方程二、典型例题例题1:原长为5m的飞船以u=9×103m/s的速率相对于地面匀速飞行时,从地面上测量,它的长度是多少?解析:21⎪⎭⎫⎝⎛-=cvll例题2:物体运动时的能量和静止时的能量之差就是物体的动能E k,试利m999999998.4)103/1091583≅⨯⨯-(=用质能方程2E mc =,证明宏观低速物体的动能为 E k =221mv .证明:物体运动时的能量2E =;物体静止时的能量200E m c =E k =E -E 0则:201k E m c ⎡⎤⎢⎥⎥=-⎥⎥⎥⎦当v 很小时,即1vc<<时,2112v c ⎛⎫≈+ ⎪⎝⎭有20012K E E E mv =-≈这又一次说明了牛顿力学是相对论力学在v<<c 时的特例. 三、习题1.下列说法正确的是 ( )A .力学规律在任何参考系中都是相同的B .在所有惯性系中物理规律都是相同的C .在高速运动情况下,惯性系中的物理规律也不一定相同D .牛顿运动定律在非惯性系中不变2.设某人在以速度为0.5c 的飞船上,打开一个光源,则下列说法正确的是 ( )A .飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB .飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC .在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD .在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c3.甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子,同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子,则下列说法正确的是 ( )A .甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大B .甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小C .乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度大D .乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度小4.设想在人类的将来实现了恒星际航行,即将发射到邻近的恒星上去,相对于日心—恒星坐标系的速率为v =0.8c ,中静止放置长度为1.0 m 的杆,杆与方向平行,求在日心—恒星坐标系中测得的杆长。

狭义相对论的两个基本假设(精品)

狭义相对论的两个基本假设(精品)

一、爱因斯坦的相对性原理
• 对于不同的惯性系,物理规律(包括力学 的和电
即:物理定律与惯性系的选择无关,对物理定律 来说,所有惯性系都是等价的。
二、光速不变原理
光在真空中运动的速度在任何惯性系中测 得的数值都是相同的。 C=299792458m/s
1m的规定: 光在真空中
3.0010 m / s
8
1 s内传播的距离。 299792458
6.2 狭义相对论的两个基本假设
按伽利略速度变 换公式,不同的 惯性系中,真空 中的光速应当是 不同的值。
按照麦克斯韦理论, 真空中的光速c应当 是一个电磁学常量, 在不同惯性系中应 当有相同的值。
?哪一个正确呢?
电磁理论与经典时空观之间的矛盾该如何解决? 直到1905年,爱因斯坦发表了《论动体的电动力 学》一文,宣告了狭义相对论的创立,才使得问题获 得根本性的解决。

14.2 狭义相对论的两个基本假设

14.2 狭义相对论的两个基本假设
大学物理 第三次修订本
8
第14章 狭义相对论力学基础
讨论
1. 假设Ⅰ是经典力学相对性原理的推广。 需要注意的是,联系被测量有关各量间的 规律,是对任一惯性系都是相同的,这是假设 Ⅰ的真正含义。 2. 假设Ⅱ表明的光速不变原理与经典力学 是完全不相容的。 但正是根据这个假设才准确地定义了 “ 同时 ” 的概念,并建立起狭义相对论时空 观。 9
n ( 1 x ) 1 nx ( x 1) , 由近似关系 因为 v / c 1
2
2

lv 两束光的光程差为 ct 2 c
干涉仪中会看到干涉条纹。
大学物理 第三次修订本
lv 2 t 3 c
2
6
第14章 狭义相对论力学基础
将干涉仪缓慢旋转 90 , 两条臂互换位置, 其光程差数值不变,但正负号相反。 旋转引起光程差改变了2Δ,在望远镜中将观 察到干涉条纹的移动,视场条纹移动条数为
大学物理 第三次修订本
第14章 狭义相对论力学基础
14.2 狭义相对论的两个基本假设
一、光速的伽利略速度变换未能被实验证实
光是电磁波,由麦克斯韦方程组可知, 光 在真空中传播的速度为
c
1
0 0
2.998 10 ms
8
1
c 是一个恒量,光在真空中沿各个方向 传播的速率与参考系的选择及光传播的方向 无关。
大学物理 第三次修订本
2lv N 2 c
2
2
根据已知数据: l ≈ 10 m,λ= 590nm,地球的 轨道速度 v = 3×10 4 m· s -1, 估计干涉条纹移动 条数约为0.4条。 实验结果未能观察到预期移动的干涉条纹。
大学物理 第三次修订本

分别简述狭义相对论的两条基本假设

分别简述狭义相对论的两条基本假设

分别简述狭义相对论的两条基本假设
狭义相对论是由德国物理学家阿尔伯特爱因斯坦在1905年提出的一个集合物理学家和数学家最重要的理论。

它推翻了不变的速度和传统的物理学概念,引入了可以用宇宙空间内的任何两点之间的速度和时间来衡量的概念。

这个理论可以让我们更好地理解自然界的运行机制,把宇宙中的事物联系起来,也给科学研究带来诸多好处。

仅提及狭义相对论,就要提到它最基本的两条假设,即牛顿力学的局部有效性和自由行为原则。

牛顿力学的局部有效性认为,在本地上,物理规律是局部有效的,而不受其他地方或更大尺度上的影响,即局部物理规律可以与大规模物理规律完全独立。

根据这一假设,物体的运动受力的影响,可以在某个小的范围内看作独立的,无需考虑它所处环境。

也就是说,不同的物体在不同的地方,受到不同的力,局部的物理规律会不同,但不会影响整体的物理规律。

自由行为原则是指,在宏观尺度上,物体在同一个状态下,受到哪些外界影响,它将以怎样的行为来响应,以及这个行为所保持的性质,都必须是自由的。

这就意味着,外界影响出发的物体行为,只能被它自身所决定,而不受外界任何影响所限制,这与牛顿力学的局部有效性是相互补充的。

综上所述,狭义相对论的两条基本假设是:牛顿力学的局部有效性和自由行为原则。

局部有效性认为,物体在局部的运动受力的影响,可以在某个小范围内看作独立的,而不受其他地方的影响;自由行为
原则则是指,在宏观尺度上,物体受到外界影响时,它们将以怎样的行为来响应,以及这个行为所保持的性质,都必须是自由的。

狭义相对论知识点总结

狭义相对论知识点总结
狭义相对论知识点总结
一、狭义相对论的两个基本假设 1、爱因斯坦相对性原理
在任何惯性系中,一切物理规律都相同。
2、光速不变原理
在所有的惯性系中,光在真空中的传播速率均为c。
二、洛仑兹变换
x x vt

1 (v)2 c

y y

z z
变 换
t
t

v c2
x
1 (v)2
c
1、同时的相对性
只有在一个惯性系中同时同地发生的事件,在其它惯性 系中必同时发生.
2、长度的收缩
l l0
1
v2 c2
固有长度(原长): 相对物体静止的惯性系 测得长度.
注意:测量长度一定是同时读取两端坐标取差。
3、时间的延缓
t
tt0
1
v2 c2
固有时间(原时): 同一地点发生的两事件 的时间间隔 .
四、狭义相对论动力学基础
1、相对论质量:
m m0
1
v2 c2
m0—静止质量
2、相对论动量: P mv m0 v 1 v2 / c2
3、相对论能量:
静能: E 0 m 0 c 2 总能量:E m c 2 动能: Ek mc2 m0c2
4、狭义相对论力学的基本方程
F

x x vt
1 (v)2

c y y

z z

t
t


v c2
x
1 (v)2
c
ux

dx dt

ux
1

v c2
v ux
速 度 正 变
uy

狭义相对论基本假设

狭义相对论基本假设

狭义相对论基本假设狭义相对论是20世纪最重要的物理学理论之一,由德国科学家阿尔弗雷德爱因斯坦发展而来。

它是一种基于理解时空、物质与能量之间动态关系的实验研究,也是一种全新的视角来看待宇宙,其中许多概念和原理改变了人们对世界的认知。

根据国际相对论委员会颁布的国际标准(SI),原子法则和物理定律在狭义相对论框架下的基本假设有以下几点:一是坐标系相对论,也称为形式相对论,是指:物理定律无论用什么坐标系描述,都是一样的。

这个基本假设是狭义相对论最基本的假设,认为:所有物理定律都是相同的,只要用不同的坐标系进行描述就会出现不同的形式,但是物理定律本质上是不变的,比如牛顿第二定律,无论用什么坐标系描述它,最终的形式都是一样的。

二是时间与距离的同步性。

根据狭义相对论的假设,速度只能相对而言,而且不管在哪个坐标系中,时间和距离都是同步的。

这意味着,在不同坐标系中,同样时间所运动的距离是一样的,而且一般情况下,距离也是完全不变的。

三是物理定律的最终一致性。

这是狭义相对论最重要的假设,也是狭义相对论框架内最具争议性的基本假设。

它指出,在任何坐标系中,任何物理定律本质上都是同一个定律,比如牛顿第二定律,就是用不同坐标系描述的同一个定律,最终的结果都是一样的。

四是时空的变形特性。

狭义相对论的另一个基本假设是,时间和空间是可以变形的,也就是说,由于物体的运动,时空的结构可能会发生变化,特别是空间,它可以由三维变成二维,也可以由二维变成一维,这是物质与能量之间动态关系的一种反射。

以上是狭义相对论基本假设的主要内容,实际上,狭义相对论假设的内容和规律更多,这里所讨论的只是比较基础的四点。

坐标系相对论、时间与距离的同步性、物理定律的最终一致性以及时空的变形特性是狭义相对论基本假设的核心内容,它们构成了狭义相对论的基本理论体系,它们也推动了人类对宇宙知识的认知,也为人类探寻宇宙真理奠定了基础。

狭义相对论的两条基本假设

狭义相对论的两条基本假设

狭义相对论的两条基本假设
狭义相对论是由爱因斯坦提出的最重要的物理理论之一,其基本假设有:第一,宇宙是以相对形式运转,并且是静止的;第二,任何相对运动的表示都是等价的,也就是说它在一个观察者看来等同于另一个观察者。

第一条假设的主要内容是,宇宙没有绝对的平衡状态,只有相对的平衡存在。

也就是说,当我们站在地球上观察和测量宇宙时,景象发生变化会随着宇宙中物质的流动而发生变化,处于不同的位置和速度下观察的景象是不一样的。

例如,当我们在地球上看到的巨大的太阳系,在其它的位置看到的也许只是一个小小的星点。

第二条假设的内容是,任何相对运动的表示都是等价的,也就是说,无论在哪
一个位置观察,测量的结果是一样的,也就是说宇宙是相对性的,而不是绝对性的。

这一点对于科学家来说是重要的,因为它说明在相对状态下,我们有可能利用它来测量不同位置之间的物质分布,以及相对运动的情况,这有助于了解宇宙的物质结构及其运动规律。

狭义相对论的基本假设,在显示出宇宙的相对性的同时,也告诉了我们它的一
些重要信息,即它是按照一定规律运行的,因此我们才能够了解宇宙,并前进在它方面的研究。

从这一点来看,我十分敬重爱因斯坦提出的狭义相对论,并钦佩他为宇宙科学的发展做出的贡献。

狭义相对论的主要内容

狭义相对论的主要内容

狭义相对论的主要内容
狭义相对论(Special Theory of Relativity)是阿尔伯特·爱因斯坦在1905年发表的题为《论动体的电动力学》一文中提出的区别于牛顿时空观的新的平直时空理论。

“狭义”表示它只适用于惯性参考系。

这个理论的出发点是两条基本假设:狭义相对性原理和光速不变原理。

理论的核心方程式是洛伦兹变换(群)(见惯性系坐标变换)。

狭义相对论预言了牛顿经典物理学所没有的一些新效应(相对论效应),如时间膨胀、长度收缩、横向多普勒效应、质速关系、质能关系等。

狭义相对论已经成为现代物理理论的基础之一:一切微观物理理论(如基本粒子理论)和宏观引力理论(如广义相对论)都满足狭义相对论的要求。

这些相对论性的动力学理论已经被许多高精度实验所证实。

狭义相对论不仅包括如时间膨胀等一系列推论,而且还包括麦克斯韦-赫兹方程变换等。

狭义相对论需要使用引入张量的数学工具。

狭义相对论是对艾萨克·牛顿时空理论的拓展,要理解狭义相对论就必须理解四维时空,其数学形式为闵可夫斯基几何空间。

现在对于物理理论新的分类标准,是以其理论是否是决定论来划分经典与非经典的物理学,非量子理论都可以叫经典或古典理论。

在此意义上,狭义相对论仍然是一种经典的理论。

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分别简述狭义相对论的两条基本假设
以《分别简述狭义相对论的两条基本假设》为标题,写一篇3000字的中文文章
狭义相对论是维特根斯坦最伟大的贡献之一,它是20世纪最重
要的物理理论之一。

它具有深远的影响,在很大程度上改变了科学界对宇宙的理解。

狭义相对论描述了物理现象是如何产生和表现出来的,它是基于两条基本假设的。

第一条基本假设是速度和时间是相对的。

对于两个观察者,他们之间的测量单位将会不同,尤其是速度的测量单位。

他们的速度的衡量有不同的标准,这就是他们之间的时间和速度的相对性。

其次,相对论指出,物体实际移动的过程中,时间会被压缩,因此,当物体运动时,对物体来说,原本一分钟的时间可能只是几秒钟。

第二条基本假设是物体的质量和能量是相等的,维特根斯坦提出的关于能量质量相等的物理定律叫做“维特根斯坦质能方程”,即:
E=mc2,他的意思是什么呢?它的意思是,在宇宙的任何地方,物体
的质量和其能量的量级是相等的,它们之间的转换可以被描述为一个简单的方程式。

狭义相对论改变了人们对物理现象的看法,它给我们提供了一个新的框架,来理解宇宙,特别是物体在空间中的运动。

狭义相对论是由两条基本假设的:速度和时间的相对性,以及物体的质量和能量的相等性。

在狭义相对论中,物体在空间中的运动会受到时间和空间的影响,而质量和能量之间也存在着联系。

因此,狭义相对论是重要的,它不仅改变了人们对宇宙的观念,也给出了一个新的框架来理解物体在空间中的运动。

它也改变了人们对速度、时间、空间和质量和能量之间关系的看法,因此,两条基本假设对描述物理现象非常重要。

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