习题课3相对论
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第一章运动的描述1-1 ||与有无不同?和有无不同? 和有无不同?其不同在哪里?试举例说明.解:(1)是位移的模,是位矢的模的增量,即,;(2)是速度的模,即.只是速度在径向上的分量.∵有(式中叫做单位矢),则式中就是速度径向上的分量,∴不同如题1-1图所示.题1-1图(3)表示加速度的模,即,是加速度在切向上的分量.∵有表轨道节线方向单位矢),所以式中就是加速度的切向分量.(的运算较复杂,超出教材规定,故不予讨论)1-2 设质点的运动方程为=(),=(),在计算质点的速度和加速度时,有人先求出r=,然后根据 =,及=而求得结果;又有人先计算速度和加速度的分量,再合成求得结果,即=及=你认为两种方法哪一种正确?为什么?两者差别何在?解:后一种方法正确.因为速度与加速度都是矢量,在平面直角坐标系中,有,故它们的模即为而前一种方法的错误可能有两点,其一是概念上的错误,即误把速度、加速度定义作其二,可能是将误作速度与加速度的模。
在1-1题中已说明不是速度的模,而只是速度在径向上的分量,同样,也不是加速度的模,它只是加速度在径向分量中的一部分。
或者概括性地说,前一种方法只考虑了位矢在径向(即量值)方面随时间的变化率,而没有考虑位矢及速度的方向随间的变化率对速度、加速度的贡献。
1-3 一质点在平面上运动,运动方程为=3+5, =2+3-4.式中以 s计,,以m计.(1)以时间为变量,写出质点位置矢量的表示式;(2)求出=1 s 时刻和=2s 时刻的位置矢量,计算这1秒内质点的位移;(3)计算=0 s时刻到=4s时刻内的平均速度;(4)求出质点速度矢量表示式,计算=4 s 时质点的速度;(5)计算=0s 到=4s 内质点的平均加速度;(6)求出质点加速度矢量的表示式,计算=4s 时质点的加速度(请把位置矢量、位移、平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度都表示成直角坐标系中的矢量式).解:(1)(2)将,代入上式即有(3)∵∴(4)则(5)∵(6)这说明该点只有方向的加速度,且为恒量。
狭义相对论基本假设、洛伦兹变换、狭义相对论时空观 17. 2两火箭A 、B 沿同一直线相向运动,测得两者相对地球的速度大小分别是 =0.9c, v B = 0.8c.则两者互测的相对运动速度大小为:(A) 1.7c ; (B) 0.988c ; (C) 0.95c ;(D) 0.975c.答:B .分析:以 A 为 S ,系,则 w=0.9c, V v =-0.8c,由相对论速度变换关系可知:SAS'爪VB-0.8c-0.9c•0&・・。
.9疽一第十七章相对论17. 1在狭义相对论中,下列说法哪些正确?(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、时间的测量结果都是随物体与观察者的运动状态而改变的, (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它一切惯性系中 也是同时发生的,(4) 惯性系中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时钟走得慢些.(A) (1) (3) (4) ; (B) (1) (2) (4); (C)(2) (3) (4) ;(D) (1)(2)(3).[]答:B. 分析:(1) 根据洛仑兹变换和速度变换关系,光速是速度的极限,所以(1)正确; (2) 由长度收缩和时间碰撞(钟慢尺缩)公式,长度、时间的测量结果都是随 物体与观察者的运动状态而改变的;同时在相对论情况下,质量不再是守恒量,也 会随速度大小而变化,所以(2)是正确的;(3) 由同时的相对性,在S'系中同时但不同地发生的两个事件,在S 系中观察不是同时的。
只有同时、同地发生的事件,在另一惯性系中才会是同时发生的,故排 除⑶;(4) 由于相对论效应使得动钟变慢,故(4)也是正确的。
所以该题答案选(B)所以选(B)17. 3 —宇航员要到离地球5光年的星球去旅行,如果宇航员希望把这路程缩短为3光年,则他乘的火箭相对于地球的速度为:(A)c/2;(B) 3c/5;(C)4c/5;(D) 9c/10. [ ] 答:C.分析:从地球上看,地球与星球的距离为固有长度L。