关于狭义相对论的几个结论
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狭义相对论理论有哪些结论?
1、第一,世界上没有绝对参考系,一切都是相对的。
比如站在赤道地面上不动,那是相对地球赤道表面而言,相对站在南北极点上的观察者,在绕着其转圈。
相对太阳而言,在绕地轴转圈同时绕太阳转圈,相对银河系中心来说,运动就更复杂了。
2、第二:能量=质量X真空光速的平方。
详细解读
m是“静质量”,c是‘真空光速’,E是能量。
“静质量”不为零的物体最高速度不超过“真空光速”,因为能量不能无限大。
而静质量为0的物体,本身就是真空光速。
许多反相对论的爱好者,根本不知道这个公式里严格描述,包括m是静质量,不是“质量”两者差很远。
c不是光速,而是真空光速,于是许多人在叫嚷光速不变是错误的,完全不去理解c的含义。
狭义相对论的主要结论狭义相对论的主要结论有运动学方面的三个:1即同时的相对性;2运动的物体长度缩短,3运动的钟变慢。
此外还有质能关系,质速关系等。
理解同时相对性时要注意,只有不同地点的两个事件才存在同时的相对性(即一个参照系中看起来同时,另外一个参照系中不同时),同一地点的两个事件,其同时是绝对的。
理解尺缩效应时要注意以下几点:一是在同一参照系内部不能发现尺缩效应,只有在两个运动参照系之间才会有这种效应;二是这种缩短只发生在运动方向,在垂直于运动方向上没有这种效应。
三是收缩的量与运动的尺(或物体)相对于这个参照系的速度有关,在不同的惯性系中可以不同。
四是这种缩短效应只有当物体的速度接近光速时才会显著,当速度远小于光速时可以忽略不计。
五是这种收缩效应也是相对的,两个彼此作相对运动的惯性系之间彼此看对方的尺都是收缩的,而且收缩的量是相同的。
理解钟慢效应时与尺缩效应基本相似,也要注意下面几点:一是同一参照系内部不能发现钟慢效应,只有彼此作相对运动的参照系之间才有这样的效应。
二是不同的参照系中的观察者所测得的这种延缓效应是不同的,延缓的多少与相对速度有关。
三是这种延缓效应只有当速度接近光速时才比较显著,当物体的速度远小于光速时延缓效应可以忽略。
四是对于两个彼此作相对运动的参照系中的观察者来说,他们彼此所测得的延缓是相同的。
五是这种延缓效应并不是观察的结果,不是一种视觉上的错觉而是实际测量的结果。
并且这种延缓不仅仅是运动参照系中的钟而是指运动参照系中的任何事物的任何过程都延缓了。
质能关系表明了能量和质量的相当性或等价性。
一定质量的物体蕴含着一定的能量。
通过质量亏损可以把凝聚在物体内部的能量释放出来。
质能关系还表明了表面上静止的物体其内部蕴含着剧烈的运动。
质速关系则表明了表征物质多少或惯性大小的质量和运动之间的关系,质量会随速度的增大而增大,同时也说明了静止质量不为零的物体其运动速度不可能达到光速,光速是一切物体的运动速度或信号的实际传播速度的极限。
第3节 狭义相对论的其他结论
相对论速度变换公式:能试着进行运算,不必记忆
u = 21c
v u v u '++' 相对论质量:最好记住
m =20)(1c
v m - 质能方程:必须记住
E = mc 2
P116:思考与讨论
静止时质量是1 kg 的物体,以10 m/s 的速度运动,它具有的动能是多少?与这个动能相对应,它的质量增加了多少?
按照运动物体的质量与速度的关系式(2),这个物体的质量增加了多少?
学过《物理选修3-5》第十九章后就会发现,这个关系使我们看到了蕴藏在原子核中的巨大能量。
P116第1第2两题
1. 两个电子相向运动,每个电子对于实验室的速度都是5
4c ,它们的相对速度是多少?在实验室中观测,每个电子的质量是多少?……
2. 上题中,在实验室观测,两个电子的总动能是多少?以一个电子为参考系,两个电子的总动能又是多少?计算时由电子运动时的能量减去静止时的能量就得到电子的动能。
物理学的研究常常要利用高速粒子的相互撞击……为使相互碰撞的粒子达到一定的相对速度,同时加速两束粒子,使它们迎头相撞,这样所需的能量要比只加速一束粒子,用它去轰击静止靶所需的能量少,因而在技术上容易实现。
由于这个原因,有时候人们使用粒子对撞机,而不用普通加速器。
――情感态度价值观的教育
相对论以深奥难懂著称。
其实,以少数不深奥、不难懂的原理为基础,经过可信的逻辑推理,你会看到,那些神奇的结论竟是十分自然的!
知识可以在人生的任何阶段学习,观念只能在一定的年龄建立。
关于狭义相对论的重要结论Benjamin Peng 20200123狭义相对论已经深入物理学,任何轻描淡写都不能彻底解决狭义相对论对物理学的影响、对人们观念的影响。
1.狭义相对论的矛盾与不相融性再次审视狭义相对论包含的多条内容,可以发现每条内容都与经典物理学、数学或哲学原理不相融。
(1)光速相对性狭义相对论中的光速不变原理与经典物理学的“光速不具有相对性”并不等价。
前者抛弃了光需要传播介质;后者正是基于光需要传播介质。
前者认为光属于物质的范畴;后者认为光属于波的范畴。
前者的洛伦兹变换无形之中将光相对于观测者的速度作为“光速”;后者仍然遵从了波速的定义。
前者先将光速相对化(相对于观测者的速度)然后再将光速用假设原理的方法将其绝对化,这就产生了矛盾,也是其他后续矛盾、佯谬、悖论产生的根源;后者遵从光在介质中的传播速度不变。
狭义相对论的“光速不变”假设本质上是将任何一个参考系定义为电磁波所在介质的参考系,这个电磁波所在介质的参考系就是以太参考系,这又回到了经典物理学的惯性参考系。
狭义相对论在形式上企图抛弃电磁波传播介质,实质上却依赖于电磁波传播介质。
(2)相对性原理狭义相对性原理本质上描述的是物理规律的一致性原理。
在衡量电磁理论中麦克斯韦方程是否满足物理规律的一致性时,却用是否满足伽利略相对性来代替了是否满足物理规律的一致性。
这种替代是不等价的。
(3)协变性狭义相对论虽然没有明确表述物理方程在各个参考系之间变换时应具有相同的形式,但本质上肯定了物理方程的协变性。
从数学上可以证明,线性方程对非线性变换不具有协变性;非线性方程对线性变换也不具有协变性。
狭义相对论盲目的强调协变性是不符合数学规律的。
(4)电磁理论的相对性问题狭义相对论解决了电磁理论在相对时空中的相对性问题,却依然没有解决电磁理论对伽利略变换的相对性问题,这一问题仍然存在。
(5)电磁波传播介质狭义相对论中,抛弃电磁波的传播介质将导致电荷的电磁辐射悖论。
狭义相对论的3个效应
狭义相对论的三个效应是:运动尺度缩短,运动时钟延迟,同时的相对性。
狭义相对论统一了时空一体的观念,但并未将非惯性系纳入其中,未解决引力问题。
广义相对论是关于引力的理论,在狭义相对论的基础上,进一步论证了时空结构同物质分布的关系,指出万有引力是由物质存在和分布完成的,是时空性质不均匀引起的。
提出了时空“弯曲”说。
广义相对论的核心思想是:惯性质量和引力质量相等。
物理定律必须在任意坐标系中都具有相同性质,即它们必须在任意坐标变换下是协变的。
广义相对论的两个推论:光线被引力弯曲,光谱被引力红移。
预言了引力时钟效应和引力波。
关于狭义相对论的尺缩效应有哪些(狭义相对论的基本效应有哪些)各位老铁们好,相信很多人对关于狭义相对论的尺缩效应有哪些都不是特别的了解,因此呢,今天就来为大家分享下关于关于狭义相对论的尺缩效应有哪些以及狭义相对论的基本效应有哪些的问题知识,还望可以帮助大家,解决大家的一些困惑,下面一起来看看吧!本文目录简述狭义相对论的两条基本假设以及尺缩钟慢效应相对论有哪些重要结论关于狭义相对论的尺缩效应。
尺缩效应钟慢效应是什么狭义相对论的基本效应有哪些狭义相对论中的尺缩效应与运动方向有关系吗狭义相对论钟慢公式和尺缩公式简述狭义相对论的两条基本假设以及尺缩钟慢效应爱因斯坦的相对论的基本假设是:相对性原理与光速不变原理,这些在各种教科书中都有叙述,不在这里多说了。
其实这两个原理是互相矛盾的。
对于光速,只在与光源相对静止是测量出来的速度才是人们常说的常数c。
所谓的尺缩与钟慢效应,爱因斯坦说的是运动学效应,不是几何学效应。
是把解释运动的权利交给了运动系的结果,反正没有人能够进入运动系去测量(进去后测量就会与静止系测量结果相同),说说就行了。
这和我国古代把解释自然现象的权力交给神灵如出一辙。
相对论有哪些重要结论相对论:是关于时空和引力的理论,主要由爱因斯坦创立,依其研究对象的不同分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。
狭义相对论的结论有:尺缩效应,钟慢效应,质能关系。
其中狭义相对论最重要的结论是:是使质量守恒失去了独立性。
它和能量守恒原理融合在一起,质量和能量可以互相转化。
如果物质质量是m,光速是c,它所含有的能量是E,那么E=mc²。
广义相对论的结论有:提出广义相对性原理,时空弯曲等。
如1.光速不可超越原理,光速不变原理:在任何参考系中观察,光速永远是个常数。
2.速度越快时间越慢:由光速不变原理得出。
3.尺缩效应:接近光速时物体会被压缩。
4.引力使光线弯曲。
大质量物体使时空弯曲。
关于狭义相对论的尺缩效应。
第3节狭义相对论的其他结论第4节广义相对论简介1.知道相对论速度变换公式、相对论质量和质能方程。
2.了解广义相对性原理和等效原理。
3.初步了解广义相对论的几个主要结论以及主要观测证据。
一、狭义相对论的其他结论1.相对论速度变换公式:设高速行驶的火车的对地速度为v,车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动,那么人相对地面的速度□01u=u′+v1+u′vc2,若人和车的运动方向相反,式中u′取□02负值。
2.相对论质量(1)经典力学中物体的质量是□03不变的,一定的力作用在物体上,产生一定的□04加速度,经过足够长的时间后,物体可以达到任意的速度。
(2)相对论中物体的质量随物体速度的增加而□05增大。
物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系是:□06m=m01-⎝⎛⎭⎪⎫vc2。
3.质能方程:□07E=mc,式中E是物体具有的能量,m是物体的质量。
二、广义相对论简介1.广义相对论的基本原理(1)广义相对性原理:在□01任何参考系中,物理规律都是相同的。
(2)等效原理:一个均匀的引力场与一个做□02匀加速运动的参考系等价。
2.广义相对论的几个结论(1)光线弯曲:物体的□03引力使光线弯曲。
(2)引力红移:引力场的存在使得空间不同位置的□04时间进程出现差别,引力越强,时间进程越慢,从而使矮星表面原子发光频率□05偏低,看起来偏红。
判一判(1)物体的质量发生变化时,能量一定发生变化。
()(2)质量是物体的固有属性,因此在任何情况下都不会发生改变。
()(3)只有运动物体才具有能量,静止物体没有能量。
()提示:(1)√(2)×(3)×想一想(1)如果物体高速运动,速度的变换公式是什么?提示:设参考系O′相对参考系O以速度v运动,某物体以速度u′沿着参考系O′前进的方向运动,则在参考系O中观测到它的速度u=u′+v1+u′vc2。
(2)物体的运动质量和静止质量谁更大一些?提示:相对论质量公式m=m01-⎝⎛⎭⎪⎫vc2,v越大,则m越大,并且m≥m0,即运动质量比静止质量更大一些。
狭义相对论3个重要结论狭义相对论是20世纪最重要的理论之一。
它影响着宇宙学、量子力学、人类行为之类的诸多学科,引领了研究宇宙的新方向,并取得了广泛的成就。
其最重要的三个结论是:(1)能量和质量之间的关系:狭义相对论的第一个重要结论是,能量和质量之间具有等价的关系,也就是著名的质能关系”:E = mc2。
这意味着能量和质量可以互相转化,只要有足够的能量,质量可以从有形的物质变为无形的能量,反之亦然。
(2)时空变形:狭义相对论第二个重要结论是,物体在弯曲的时空中会遭受时空坐标的变形。
物体在引力影响下会变形,而无论是谁在观察,这种变形都是相同的。
因此,它提出了时间和空间是相对而不是绝对的概念。
(3)光子的重力:狭义相对论的最后一个重要结论是,光子也受到重力的作用,它的运动受到时空的影响,而且其在弯曲的时空中的行为与其他物体相同。
这是因为万有引力作用于所有的物体,而不仅仅是质量物体,这个事实证明了物质的能量和质量的同一性。
以上就是狭义相对论的三个重要结论。
它改变了人类对宇宙的理解,使物体在引力场中受到时空坐标的影响,根据这个理论,宇宙可能是有极限的。
近几十年来,狭义相对论的证据已经被普遍认可,它也在各种场合中不断得到验证和支持。
它的重要性不仅表现在物理上,而且也影响到社会科学和文化,因为它反映了宇宙的真实面貌,改变了人类对宇宙的理解,使人们能够更好地理解宇宙,进而深入地研究宇宙,挖掘它的秘密。
在宇宙学、物理学和数学等学科方面,狭义相对论贡献巨大。
它使物理学有了质能转换的基础,促进了宇宙学的发展,并且在现代物理学中仍然占有相当重要的地位。
随着对狭义相对论的不断深入研究,人们对它的研究也越来越深入,相信不久的将来,它必将带来更大的惊喜。
就像波恩说的:“时空终将改变我们对宇宙的看法,这样就可以改变宇宙,而另一个改变将会发生,这也是狭义相对论最强大、最深远的影响!”总之,狭义相对论是20世纪最重要的理论之一,其最重要的三个结论是:能量和质量之间的关系,时空变形,以及光子的重力。
狭义相对论的两个原理和两个条件狭义相对论的两条基本原理是什么?狭义相对论的两条基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理。
1、狭义相对性原理一切物理定律(除引力外的力学定律、电磁学定律以及其他相互作用的动力学定律)在所有惯性系中均有效;或者说,一切物理定律(除引力外)的方程式在洛伦兹变换下保持形式不变。
不同时间进行的实验给出了同样的物理定律,这正是相对性原理的实验基础。
2、光速不变原理光在真空中总是以确定的速度c传播,速度的大小同光源的运动状态无关。
在真空中的各个方向上,光信号传播速度(即单向光速)的大小均相同(即光速各向同性)。
光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关。
这个原理同经典力学不相容。
有了这个原理,才能够准确地定义不同地点的同时性。
爱因斯坦狭义相对论的两个基本原理爱因斯坦狭义相对论是一种物理学理论,用于解释物质和能量如何在宇宙中运动。
它是爱因斯坦在20 世纪初期提出的,并成为现代物理学的基础之一。
狭义相对论的两个基本原理是:基本不变性原理:所有的观察者,无论他们的相对运动如何,都应该观察到光的速度是相同的。
这意味着,对于不同的观察者来说,光的速度是不受他们的速度的影响的。
引力与加速度的等价原理:所有的质体都应该受到相同的引力作用。
这意味着,无论质体处在什么加速度环境中,它们都应该表现出相同的运动规律。
例如,在地球表面上落下的两个质体,不论它们的质量和形状如何,都应该以相同的加速度掉落。
这两个原理都是爱因斯坦狭义相对论的核心部分,并且在现代物理学中被广泛使用。
它们提供了一种更加精确的方法来解释宇宙中的自然现象,并为我们对宇宙的理解提供了基础。
一、狭义相对论的两个基本假设1、狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。
2、光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。
二、广义相对论:1、广义相对性原理和等效原理①广义相对性原理:在任何参考性中,物理规律都是相同的;②等效原理:一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。
个性化辅导讲义学生: 科目: 第 阶段第 次课 教师:考点1:1知识梳理 速度变换公式 若时,从而证明了光速是速度的极限,也反证了光速不变的原理。
2典型例题例1、地球上一观察者,看见一飞船A 以速度m/s 从他身边飞过,另一飞船B 以速度m/s 跟随A 飞行。
求(1)A 上的乘客看到B 的相对速度。
(2)B 上的乘客看到A 的相对速度。
课 题狭义相对论的几个重要结论 教学目标1、 会用相对质量公式进行简单计算2、 会用相对速度公式进行简单计算 重点、难点对两公的理解与运用 考点及考试要求 会运动两公式处理简单问题教学内容知识框架1、 质量的相对性2、 速度的相对性3、质能方程解析:(1)在A 上看,将A 参考系作为静止的惯性系,则地球对A 的速度m/s ,飞船B 时地球的速度,则A 上的乘客看到B 的相对速度 ,方向与A 的速度方向相反(2)B 看A 则相反为,方向与A 的速度方向相同。
例2、 航天飞机以0.60c 的速率相对于地球飞行,驾驶员忽然从仪器中发现一火箭正从后方射来,并从仪器中测得火箭接近自己的速率为0.50c 。
试求:(1)火箭相对于地球的速率;(2)航天飞机相对于火箭的速率。
解:''220.500.60 1.100.8460.500.60 1.3011u v c c c u c c c vu c c++====⨯++3知识概括、方法总结与易错点分析 相对论速度变换中的v 是参考系相对静止惯性系的速度,是运动物体相参考系的相对速度。
式中v 为高速火车相对地的速度,u ′为车上的人相对于车的速度,u 为车上的人相对地面的速度。
对于低速物体u ′与v 与光速相比很小时,根据公式可知v u '<<c ,这时u ≈+v ,这就是经典物理学的速度合成法则。
4针对性练习:1、处于恒星际站上的观测者测得两个宇宙飞船以0.9c 的速率沿相反方向离去,则自一火箭测得另一火箭的速率是多大?2、在以0.50c相对于地球飞行的宇宙飞船上进行某实验,实验时仪器向飞船的正前方发射电子束,同时又向飞船的正后方发射光子束,已知电子相对于飞船的速率为0.70c,试求:(1)电子相对于地球的速率;(2)光子相对于地球的速率;(3)从地球上看电子相对于飞船的速率;(4)从地球上看电子相对于光子的速率;(5)从地球上看光子相对于飞船的速率。
关于狭义相对论的几个结论
北京航空航天大学,程浩
摘要:本文深刻揭示了动量和质量、能量的关系,可作为质能方程的补充和拓展.
关键字:相对论,动量,能量
正文
结论一.
⎰⎰=m
m p tdt du uc 002 (1)
推导:根据420222c m p c E +=及2mc E =得()2220
2p c m m =-即⎰⎰=m m p
tdt du uc 00222两边约去2即得上式.
结论二.
dm dp p mc E ==2
(2) 推导:()22202p c m m =-两边对m 求导得dm
dp p mc 222=两边约去2即得. 结论三.
dv
d E p γγ3= (3) 推导:
dv d E dv d d d E dv d E dv c v d c m c
v v m p γγγγγγγ3022202201111=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=
结论四.
dv dE p 21γ=
(4) 推导:由dv
d E p γγ3=及0E E γ=得 dv dE dv dE E E dv dE E E E dv E E d E E E dv d E p 22200230030311γγγ===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛== 结论五.
dv dp c E 22γ= (5)
推导:由2201c v m m -=得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2202
21m m c v 两边对m 求导得320222m m c dm dv v =进而有v m c m dm dv 32
2
0=,结合dm dp p E =,有 dv dp c dv dp m c m dv dp v m c m p dm dv dv dp p dm dp p E 22222
03220γ===== 结论六.
E
p c dp dE 2= (6)
推导:(4)式和(5)式相除即可得到.
结论七.我们可从(4)式反推回2mc E =.
推导:由2201c v m m -=得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2202
21m m c v 两边对v 求导得dv dm m m c v 320222=进而有2203c
m v m dv dm =,结合dv dE p 21γ=,于是 dm
dE c p dm dE c m v m dv dm dm dE dv dE p 22203222111====γγγ 从dm
dE c p p 2=得2c dm dE =故2mc E = 结束语
(1)-(6)式深刻揭示了动量和质量、能量的关系,故可作为质能方程2mc E =的补充和拓展,具有一定的意义.其中(4)式和(5)式具有很高的对称性,在反映物理本质的同时也体现了物理的美.(6)式将(4)式和(5)式完美地统一起来,让人感觉美不胜收,而且正如质量和能量以光速c 联系,能量和动量也以光速c 联系了起来,实在是妙不可言(笔者在推得此式时也不由得拍案叫绝)。
参考文献
无。