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1、教学要求1.掌握爱因斯坦两条基本假设2.掌握洛伦兹变换；熟练掌握狭义相对论的时空观解决问题。3.掌握质量、动量、动能和能量的关系式，掌握能量和动量的关系。,一、基本概念,1.相对论的长度收缩效应:,2.相对论的时间膨胀效应:,3.相对论中同地的相对性:,4.相对论中同时的相对性:,狭义相对论时空观,5.相对论的质量,6.相对论的 动量,7.相对论的 动能,二、基本定律和定理,1.相对性原理：物理学定律在所有惯性系中都是相同的，即：描述物理学现象所有惯性系都是等价的。,2.光速不变原理：在所有惯性系中，真空中的光速各向相同的量值c,与光源的运动无关。,正变换,逆变换,洛仑兹速度变换式,正变换,逆
2、变换,3.动力学定律,狭义相对论小结,狭义相对论,洛沦兹变换,四.典型习题,例1.在S参考系中，有一个静止的正方形，其面积为 100 cm2观测者O以 0.8c的匀速度沿正方形的对角线运动求O所测得的该图形的面积,解：令S系中测得正方形边长为a，沿对角线取x轴正方向(如图)，则边长在坐标轴上投影的大小为,面积可表示为：,在以速度v相对于S系沿x正方向运动的S系中,=0.6,在O系中测得的图形为菱形，其面积亦可表示为,Cm2,例2.一列火车长0.30km（火车上的观察者观测得到），以100km/h的速度行驶，地面上的观察者发现两个闪电同时击中了火车的前部和后部两端。问火车上的观察者观测得到的两个
3、闪电击中火车的前部和后部两端的时间间隔为多少？,解一：设地面为S系，火车为S系。在S系中观察到的，闪电击中火车前后两端的时间间隔为：,解二：设地面为S系，火车为S系。在S 系中观察到的，闪电击中火车前后两端的时间间隔分别为：,s,例3.火箭相对地面以 v=0.6c 的匀速度向上飞离地球，在火箭发射 t=10s 后（火箭上的钟），该火箭向地面发射一导弹，其相对地面的速度为v1=0.3c.问：火箭发射多长时间后，导弹到达地面？（地面上的钟，计算中假设地面不动）,解：设静止的地球为S系，运动的火箭为S系，则 在S系中导弹发射时间是在火箭发射t1之后,即：,在t1时间内，火箭相对地面飞行的距离为,所以
4、火箭在离地球S远发射的导弹到达地球所需时间为,所以火箭发射到导弹到达地球所需时间为,例4.地球上的观察者发现一只以速率0.6c向东航行的宇宙飞船将在5s后同一个以速率0.8c向西飞行的彗星相撞。（1）飞船中的人们看到彗星以多大速率向他们接近。（2）按照他们的钟，还有多少时间允许他们离开原来航线避免碰撞。,解：（1）选取两惯性参照系,s,s,（2）根据所选坐标系确定已知物理量,x,(x),（3）根据所选坐标系确定要求物理量,s,例5.一隧道长为L，宽为d，高为h，拱顶为半圆，如图设想一列车以极高的速度v沿隧道长度方向通过隧道，若从列车上观测，(1)隧道的尺寸如何？(2)设列车的长度为l0，它全部
5、通过隧道的时间是多少？,解：(1)从列车上观察，隧道的长度缩短，其它尺寸均不变。隧道长度为,(2)从列车上观察，隧道以速度v经过列车，它经过列车全长所需时间为,这也即列车全部通过隧道的时间.,例6.一艘宇宙飞船以速度0.8c中午飞经地球，此时飞船上和地球上的观察者都把自己的时钟拨到12点。（1）按飞船上的时钟于午后12：30飞经一星际宇航站，该站相对于地球固定，其时钟指示的是地球时间，按宇航站的时间，飞船到达该站的时间是多少？（2）按地球上的坐标测量，宇航站离地球多远？（3）在飞船时间午后12：30从飞船发送无线电信号到地球，问地球何时（按地球时间）接收到信号？（4）若地球上的地面站在接收到信
6、号后立即发出回答信号，问飞船何时（按飞船时间）接收到回答信号？,解：（1）,min,地面的观察者,50min,12:50,(2),7.21011m,(3),s,1:30,(4),=240min,16:30,例7.静止质量为M0的粒子，在静止时衰变为静止质量为m10和m20的粒子。试求出静止质量为m10的粒子的能量和速度？,动量守恒,能量守恒,利用能量与动量的关系,例8.两个质子以0.5c的速率从以共同点反向运动，求（1）每个质子对于共同点的动量和能量；（2）一个质子在另个质子处于静止的参考系中的动量和能量。（质子的静止质量为m0),解：由题意有：,例9.一 静止电子（静止能量为0.51MeV）被0.13MV的电势差加速，然后以恒定速度运动（1）电子在达到最终速度后飞越8.4m的距离需要的时 间？（2）在电子的静止系中测量，此段距离是多少,解：,=4.610-8s,=6.7m,1：一只装有无线电和接收装置的飞船正以 的速率飞离地球。当宇航员发射一无线电信号后，信号经地球反射，60s后宇航员才受到返回信号。求（1）在地球反射信号的时刻，从飞船上测得的地球离飞船多远？（2）当飞船接收到反射信号时，地球上测得的飞船离地球多远？,2：利用质能关系，运动定律 及动能定理 等关系，证明粒子的质量公式,
