相对运动基本原理
相对论三大基本观点
相对论三大基本观点相对论是物理学的一大重要理论，由爱因斯坦提出。
它包含了三个基本观点，分别是相对性原理、等效原理和光速不变原理。
本文将分别介绍这三个观点，并对其意义进行分析和解释。
1. 相对性原理相对性原理是相对论的基础，也是整个理论体系的核心观点。
它提出了观察物理现象时，物理定律的形式应该是不变的，不受观察者的运动状态的影响。
换句话说，物理定律在不同的参考系中应该具有相同的形式。
相对性原理的意义在于揭示了物理定律的普遍性和客观性。
它告诉我们，物理定律不会因为观察者的运动状态而改变，不论是静止观察还是相对运动观察，物理现象都遵循相同的规律。
这为物理学的发展提供了一个坚实的基础，也为后来的相对论理论奠定了基础。
2. 等效原理等效原理是相对论的又一个重要观点。
它指出，惯性质量和引力质量是等效的，即质量决定了物体的惯性和相互作用力的大小，无论是通过惯性运动还是受到引力作用。
等效原理的意义在于揭示了引力和惯性之间的统一性。
它告诉我们，引力现象可以用惯性系中的力来描述，也可以用非惯性系中的引力来描述，两者是等效的。
这为后来的广义相对论奠定了基础，使我们能够更深入地理解引力的本质和引力的作用方式。
3. 光速不变原理光速不变原理是相对论的又一个重要观点。
它指出，在任何参考系中，光速在真空中的数值都是不变的，即光速是一个普遍的常数。
光速不变原理的意义在于揭示了光在空间中的传播方式。
它告诉我们，光速不受观察者的运动状态的影响，无论观察者是静止的还是运动的，光速始终保持不变。
这为我们理解光的性质和光的传播提供了重要线索，也为后来的狭义相对论提供了基础。
相对论的三大基本观点，即相对性原理、等效原理和光速不变原理，是整个理论体系的基石。
它们揭示了物理定律的普遍性和客观性，统一了引力和惯性，以及解释了光在空间中的传播方式。
这些观点的提出和发展，对于推动物理学的发展和理解宇宙的本质起到了至关重要的作用。
相对论的研究不仅在理论物理学领域具有重要意义，也在实际应用中发挥着重要作用，如全球定位系统(GPS)的运行原理就基于相对论的观点。
相对运动
相对运动相对运动是指在不同的参考系中观察同一物体或者事件，因而产生不同的运动状态和运动规律。
相对运动的概念在物理学中具有重要的意义，尤其是在相对论中具有非常重要的地位。
相对运动的研究可以帮助人们更好地理解物理学的基本概念，提高人们的物理素养和科学素质。
本文将从相对运动的定义、原理、应用等方面进行详细介绍。
一、相对运动的定义相对运动是指在不同的参考系中观察同一物体或者事件，因而产生不同的运动状态和运动规律。
相对运动是一个相对的概念，需要以参考系作为基准，才能描述物体或事件的运动状态。
通常情况下，地球是最常用的参考系，但是在物理学中还可以使用其他参考系来进行研究和描述。
二、相对运动的原理相对运动的原理是基于狭义相对论和广义相对论的基本原理。
狭义相对论的基本原理是相对性原理和光速不变原理，而广义相对论则是基于引力的曲率理论。
相对运动的原理可以用以下几个方面来进行解释。
1. 相对性原理相对性原理是狭义相对论的基本原理之一，它指出物理学中的基本规律在不同的惯性参考系中是相同的。
也就是说，相对于一个特定的参考系，物理学中的规律是相对的，而不是绝对的。
这种相对性原理的存在，导致了相对运动的存在。
2. 光速不变原理光速不变原理也是狭义相对论的基本原理之一，它指出在任何惯性参考系中，光速是不变的。
也就是说，光在不同的参考系中具有相同的速度，而不受参考系的影响。
这个原理导致了时间和空间的相对性，从而形成了相对运动的概念。
3. 引力的曲率理论广义相对论是描述引力的一种理论，它认为引力是由物质的曲率造成的。
根据广义相对论的原理，物体的质量和能量可以使时空发生弯曲，而在这种弯曲的时空中，物体的运动状态和规律也会发生变化。
这种弯曲时空的概念也可以应用于相相对运动是指物体在不同参考系下的运动情况。
它的研究涉及到相对性原理、伽利略变换和洛伦兹变换等概念。
在物理学中，相对运动理论是解释宏观物理现象的一个重要理论，具有广泛的应用。
第二章 空气动力学
2.1.3 流场、 定常流和非定常流
➢ 流场：流体流动所占据的空间称为流场。 ➢ 流场的选取可根据研究的需要进行确定。可大可小。
非定常流与定常流
➢ 非定常流与非定常流场：
在流场中的任何一点处，如果流体微团流过时的流动参 数——速度、压力、温度、密度等随时间变化，这种流动 就称为非定常流，这种流场被称为非定常流场。
的地方, 却流得比较快。 夏天乘凉时, 我们总喜欢坐在两座房屋之间的过道中, 因
为那里常有“ 穿堂风”。 在山区你可以看到山谷中的风经常比平原开阔的地方来得
大。
连续方程
质量守恒定律
➢ 质量守恒定律是自然界基本的定律之一, 它说明物质既不 会消失, 也不会凭空增加。
➢ 应用在流体的流动上: 在定常流动中，当流体低速、稳 定、连续不断地流动时, 流进任何一个截面的流体质量
➢ 只要相对气流速度相同 ， 产生的空气动力也就相等。
（非定常流动转换为定常流动）
风洞实验
➢ 将飞机的飞行转换为空气的流动 ，使空气动力问题的研 究大大简化。
➢ 风洞实验就是根据这个原理建立起来的。
风洞应用
相对气流方向的判定
➢ 相对气流的方向与飞机运动的方向相反 。
平飞时：
相对气流方向 飞行速度方向
➢ 对于不可压缩的、理想的流体( 没有粘性) 表示为：
p1v2
2
p0
常数
静压
动压
总压
➢ 静压：单位体积流体具有的压力能。在静止的空气中， 静压等于大气压力。 ➢ 动压：单位体积流体具有的功能。 ➢ 总压：静压和动压之和。
p1v2
2
p0
常数
➢ 上式即为：不可压缩的、理想的流体( 没有粘性) 的伯努利 方程。
航空概论2-10 飞机的飞行原理
p
1
+
1 ρ v 2
2 1
+ ρ gh
1
= p
2
+
1 ρ v 2
2 2
+ ρ gh
2
又a1和a2是在流体中任取的，所以上式可 a1和a2是在流体中任取的， 是在流体中任取的 表述为 1
P + 2 ρ v
2
+ ρ
gh
= 常量
上述两式就是伯努利方程。 上述两式就是伯努利方程。 当流体水平流动时，或者高度的影响不显 当流体水平流动时， 著时， 著时，伯努利方程可表达为
飞机的飞行原理
主要内容
★ 气流特性
1.相对运动原理 1.相对运动原理 2.连续性定理 2.连续性定理 3.伯努利定理 3.伯努利定理
第二章飞机的飞行原理
第一节 气流特性 一.相对运动原理 相对运动原理： 相对运动原理：作用在飞机上的空气 动力不会因观察者的角度发生变化而变化。 动力不会因观察者的角度发生变化而变化。 飞机以速度v∞作水平直线飞行时， v∞作水平直线飞行时 飞机以速度v∞作水平直线飞行时，作 用在飞机上的空气动力大小与远前方空气 以速度v∞ 以速度v∞ 流向静止不动的飞机时所产生 的空气动力应完全相等。 的空气动力应完全相等。
①理想流体是不可压缩的 ②理想流体是没有粘滞性的 理想流体在流动时， ③理想流体在流动时，各层之间没有相互作 用的切向力， 用的切向力，即没有内摩擦 不可压缩的，没有粘滞性的流体，称为理想流体。 不可压缩的，没有粘滞性的流体，称为理想流体。 2、定常流动 (1)定常流动 (1)定常流动 流体质点经过空间各点的流速虽然可以不 但如果空间每一点的流速不随时间而改变， 同，但如果空间每一点的流速不随时间而改变， 这样的流动就叫定常流动。 这样的流动就叫定常流动。 举例：自来水管中的水流， 举例：自来水管中的水流，石油管道中石油的 流动，都可以看作定常流动。 流动，都可以看作定常流动。
相对运动
牛顿定律的几点说明 1. 牛顿定律只适用于惯性系 2.牛顿第二定律只适用于质点或可看作质点的物体 2.牛顿第二定律只适用于质点或可看作质点的物体
v v 中 v 是物体所受合外力 3. F = ma F 是物体所受合外力
v v 体的质量保持不变时才和 F = ma 等价 r r r d(mv ) r dv r r =m F= = ma d p = F dt dt dt
2.电磁力 2.电磁力
N m /kg
2
2
电磁力： 电磁力 ： 存在于静止电荷之间的电性力以及存在 于运动电荷之间的磁性力，总称为电磁力。 于运动电荷之间的磁性力，总称为电磁力。 例如： 弹力、 摩擦力， 气体的压力、 浮力、 例如 ： 弹力 、 摩擦力 ， 气体的压力 、 浮力 、 粘滞 阻力。 阻力。 3.强力 3.强力 4.弱力 4.弱力
三、牛顿第三定律
对于每一个作用力,总有一个对应的反作用力; 对于每一个作用力,总有一个对应的反作用力; 两者大小相等、方向相反、在同一直线上。 两者大小相等、方向相反、在同一直线上。 数学表达式: 数学表达式:
r r F12 = F21
注意:1.作用力与反作用力同生同灭。 注意:1.作用力与反作用力同生同灭。 :1.作用力与反作用力同生同灭 2.作用力与反作用力分别作用于两个不同的 2.作用力与反作用力分别作用于两个不同的 物体上 3.作用力与反作用力性质相同。 3.作用力与反作用力性质相同。 作用力与反作用力性质相同
v
x
二、常见力
1.重力 1.重力(gravity) 重力 重力：在地球表面的物体， 重力 ： 在地球表面的物体 ， 受到地球的吸引而使物 体受到的力。 体受到的力。
r r G = mg
相对性运动常见力和基本力课件
动量守恒定律适用于封闭系统，即系统不受外界作用力或系统所受的外力矢量 和为零。在碰撞、爆炸等物理过程中，动量守恒定律确保系统内各物体动量的 矢量和保持不变。
动能定理
总结词
动能定理揭示了力对物体运动状态改变的作 用效果，即合外力对物体所做的功等于物体 动能的改变量。
详细描述
动能定理指出，在运动过程中，合外力对物 体所做的功等于物体动能的增加量。这意味 着力对物体的作用会导致物体运动状态的改 变，即速度和方向的改变。动能定理广泛应 用于分析物体的运动轨迹、速度和加速度等 问题。
动能定理
动能定理指出，力对物体 所做的功等于物体动能的 增量。
相对性运动的应用场景
车辆动力学
车辆动力学是研究车辆在行驶过程中 受到的力和运动规律的科学，相对性 运动在车辆动力学中有着广泛的应用 。
航空航天工程
体育运动
在体育运动中，相对性运动原理可以 帮助运动员更好地理解技术动作和提 高运动表现。
航空航天工程中，飞行器的运动涉及 到复杂的力和运动关系，相对性运动 是理解和分析这些关系的重要工具。
潮汐现象
由于地球自转和月球引力作用，海水 周期性的涨落现象。潮汐能对海岸线 地貌和海洋生态系统产生影响。
火箭的发射与推进力
火箭发射
利用推进剂在发动机内燃烧产生高速 气体，通过喷嘴向下喷出，产生反作 用力使火箭升空。
推进力
火箭发动机产生的推力，使火箭克服 重力上升或前进。推进力的大小和方 向影响火箭的运动轨迹。
优化产品设计
在产品设计和制造过程中，相对性运动理论的应用可以帮助工程师更好地预测和控制产品 的运动性能，提高产品的稳定性和可靠性。例如，在机械、航空、船舶等领域，相对性运 动理论的应用可以帮助优化机器部件的配合和整体性能。
相对运动基本原理ppt课件
子由上向下运动，其影子中心的运动是
A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动，加速度小于g
C．自由落体运动
D．变加速运动
x
y B
解:设A到墙之间距离为d 小球经t时间自A运动至B
y = gt2/2 x = V0t
根据三角形相似得y:x = S:d
所以影得位移 S = gd t 则影以gd/2V0速度匀2V速0 下落. 选A
得: h = gt2/2 t = 2h / g
9
例2 在一向上运动的升降机天花板上用一细绳悬挂一 小球，小球距升降机底板的高度为h，
求(1) 当升降机匀速运动时将绳剪断，小球的落地时 间.
(2) 当升降机以加速度a匀加速上升时将绳剪断，小 球的落地时间.
解(2) V相0 = V – V = 0
a相 = g + a
1
[学习内容]
掌握相对运动特点及其规律
掌握求解关于相对运动问题的基本思路 及技能技巧
[学习要求]
会利用对地运动物理量求解相对运动量
会应用相对运动方程求解相对运动问题
2
一:相对运动基本原理
S1 S2
求解相对位移 S反向 = S1 + S2
S同向 = S1 - S2
求解相对速度 V反向 = V1 +V2
h
S相 = h
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2
得: h = (g+a)t2/2 t = 2h /(g a)
10
例3. 如图所示，一长为L的细杆悬挂在天花板上，在距细杆下 方h处有一小球。当剪断细绳使细杆自由下落的同时，小球以 初速度V0作竖直上抛运动，求小球通过细杆所需的时间。 （小球与细杆恰好不相碰）
两个粒子相对运动 相对速度狭义相对论
题目：探讨两个粒子的相对运动及狭义相对论中的相对速度1. 引言在物理学中，相对运动是一个重要的概念，尤其是在狭义相对论中，相对速度更是一个关键的概念。
本文将着重探讨两个粒子的相对运动以及狭义相对论中的相对速度，并就此展开深入研究和分析。
2. 两个粒子的相对运动2.1 定义和概念我们需要了解两个粒子的相对运动是指在同一参考系中观测两个粒子相对位置和速度的变化。
在这个过程中，可以采用不同的观测方法和参考系，从而得到不同的相对位置和速度关系。
2.2 经典力学中的描述在经典力学中，两个粒子的相对运动可以通过牛顿运动定律和引力定律来描述。
根据牛顿定律，我们可以计算得到两个粒子之间的相对加速度和相对位移，从而描述它们的相对运动轨迹。
2.3 狭义相对论中的描述然而，当速度接近光速时，经典力学的描述就不再适用，这时就需要引入狭义相对论。
在狭义相对论中，两个粒子的相对运动需要考虑时间和空间的相对性，同时还需要考虑光速不变原理。
这就使得两个粒子的相对速度变得更加复杂和有趣。
3. 狭义相对论中的相对速度3.1 相对速度的定义在狭义相对论中，相对速度被重新定义为两个粒子之间的速度差除以光速的差。
这个定义准确地描述了相对性原理，并且在实际物理现象中得到了广泛的验证。
3.2 相对速度的计算相对速度的计算需要考虑时间、空间的变换以及光速不变原理。
通常情况下，需要利用洛伦兹变换来进行计算和描述，从而得到相对速度的准确结果。
4. 总结与展望通过以上讨论，我们深入探讨了两个粒子的相对运动和狭义相对论中的相对速度。
这些内容不仅增强了我们对物理学的理解，同时也引发了我们对宇宙和自然规律的更深思考。
相对速度是一个重要的概念，它在物理学和工程学中有着广泛的应用和影响，我们还可以进一步探讨其在其他领域的应用和拓展。
5. 个人观点在我看来，相对运动和相对速度不仅是物理学中的重要概念，同时也反映了我们对世界的认知方式和思维方式。
狭义相对论的提出和发展，使我们的世界观发生了根本的变化，它不仅对于科学技术的发展有着深远的影响，同时也在哲学和文化领域有着广泛的启示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例2 在一向上运动的升降机天花板上用一细绳悬挂一小 球，小球距升降机底板的高度为h，
求(1) 当升降机匀速运动时将绳剪断，小球的落地时间.
(2) 当升降机以加速度a匀加速上升时将绳剪断，小 球的落地时间.
解(1) V相0 = V – V =0
a相 = g – 0 = 0
h
S相 = h
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2
解: V相0 = V0 –0 = V0 a相 = g – g = 0 (小球相对杆做匀速运动) S相 = L
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2 得: L = V0t t = L/V0
例4.在光滑的水平地面上放有一质量为M足够长的木板，木板 上一端一质量为m的物体以初速度V0沿木板由冲上木板。已知 物体与木板间的动摩擦因数为μ， 求（1）物体达到与木板相对静止所用的时间。
（2）物体相对木板运动的最大距离。 am aM
解: V0相 = V0 –0 = V0 Vt相 = V`–V` = 0 a相 = am + aM = μg + μmg/M
所以根据Vt相 = VO相 – (-a相)t 得 t = V0/ μg(1 + m/M) 2(-a相)S相 = Vt相2 – V0相2
a相 = g – g = 0 两球竖直方向以速度V0相对做匀速运动
所以根据 SY相 = V相0t = V0t 所求 S2 = SX2 + SY2
S = 2 V0t
例2. 如图所示，一不透明得小球从距墙MO和光源S等远的中点A 开始做自由落体运动，在墙上就有球的影子由上向下运动，其 影子中心的运动是 A．匀速直线运动 B．初速度为零的匀加速直线运动，加速度小于g C．初速度为零的匀加速直线运动，加速度大于g D．变加速运动
所以甲球相对乙球以V0做匀速运动.
解法二:利用相对速度求解
乙 甲
解:V甲 = V0 + at V乙 = at V相 = V甲 – V乙 = V0
所以甲球相对乙球以V0做匀速运动.
解法三:利用相对加速度求解
乙 甲
解:a甲 = gsinθ a乙 = gsinθ
a相 = a甲 – a乙 =0
所以甲球相对乙球做的是匀速运动.
得: h = gt2/2 t = 2h / g
例2 在一向上运动的升降机天花板上用一细绳悬挂一 小球，小球距升降机底板的高度为h，
求(1) 当升降机匀速运动时将绳剪断，小球的落地时 间.
(2) 当升降机以加速度a匀加速上升时将绳剪断，小 球的落地时间.
解(2) V相0 = V – V = 0
a相 = g + a
例1. 在空间某一位置将两个可看做质点的小球采用以下两种 方式以相同的初速度V0抛出。请分别求出经t 时间两小球间距。
解右例
水平方向:V相0 = V0 - 0 = V0
a相 = 0
两球水平方向以速度V0相对做匀速运动
所以根据 SX相 = V相0t = V0t 竖直方向:V相0 = V0 - 0 = V0
求解相对加速度 a反向 = a1 + a2 a同向 = a1 - a2
二相对运动规律：
三:在一条直线上的运动合成
例1 如图所示，在一光滑斜面的顶端先释放甲 球，经过一段时间后再释放乙球，试用三种方 法确定甲球相对乙球的运动状态
解法一:利用相对位移求解
乙 甲
解:S甲 = S0 + V0t + at2/2 S乙 = at2/2 S相 = S甲 – S乙 = V0t
得S相 = V02/2μg(1 + m/M)
四不在一条直线上的运动合成 例1. 在空间某一位置将两个可看做质点的小球采用以下两种 方式以相同的初速度V0抛出。请分别求出经t 时间两小球间距。
解左例 V相0 = V0 + VO = 2V0 a相 = g – g = 0 (两球相对做匀速运动) 所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2 得: S相 = 2V0t
子由上向下运动，其影子中心的运动是
A．匀速直线运动
B．匀加速直线运动，加速度小于g
C．自由落体运动
D．变加速运动
x
y B
解:设A到墙之间距离为d 小球经t时间自A运动至B
y = gt2/2 x = V0t
根据三角形相似得y:x = S:d
所以影得位移 S = gd t 则影以gd/2V0速度匀2V速0 下落. 选A
总结:
1 解决在一条直线上的运动合成问 题,可直接应用相对位移,相对速度 或相对加速度来判定或求解.
2 解决不在一条直线上的运动合成 问题如果直接用相对位移,相对速 度或相对加速度来判定或求解有困 难,可考虑应用位移代换来求解.
[学习内容] 掌握相对运动特点及其规律 掌握求解关于相对运动问题的基本思路 及技能技巧 [学习要求] 会利用对地运动物理量求解相对运动量 会应用相对运动方程求解相对运动问题
一:相对运动基本原理
S1 S2
求解相对位移 S反向 = S1 + S2 S同向 = S1 - S2
求解相对速度 V反向 = V1 +V2 V同向 = V1 - V2
解:设小球经t时间自A下落至B
B
S 根据三角形相似得AB:S = 1:2
所以影得位移 S = 2AB = gt2
则影以2g加速度做初速度为零得匀加速
运动
选C
例3. 如图所示，小球位于距墙MO和地面NO等远的一点A，在
球的右边，紧靠小球有一点光中运动时，在墙上就有球的影
h
S相 = h
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2
得: h = (g+a)t2/2 t = 2h /(g a)
例3. 如图所示，一长为L的细杆悬挂在天花板上，在距细杆下 方h处有一小球。当剪断细绳使细杆自由下落的同时，小球以 初速度V0作竖直上抛运动，求小球通过细杆所需的时间。 （小球与细杆恰好不相碰）