高一物理相對(duì)論和天體物理魯教版知識(shí)精講

用心 愛心 專心 高一高一物理物理相對(duì)論和天體物理相對(duì)論和天體物理魯教版魯教版 本講教育信息本講教育信息 一 教學(xué)內(nèi)容 相對(duì)論和天體物理 二 知識(shí)重點(diǎn) 1 理解經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理 理解絕對(duì)時(shí)空觀和邁克爾遜實(shí)驗(yàn) 2 理解狹義相對(duì)論的兩條基本原理 知道狹義相對(duì)論的幾個(gè)主要推論 3 了解廣義相對(duì)論的基本假設(shè)和相應(yīng)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 4 了解天體物理的相關(guān)知識(shí) 5 了解量子力學(xué)的相關(guān)知識(shí) 三 知識(shí)難點(diǎn) 1 伽利略變換和絕對(duì)時(shí)空觀 2 關(guān)于狹義相對(duì)論的基本假設(shè)的理解 延時(shí)效應(yīng) 尺縮效應(yīng) 相對(duì)論的速度疊加 3 慣性系 慣性力 質(zhì)速關(guān)系 質(zhì)能關(guān)系 4 大爆炸宇宙模型的主要觀點(diǎn) 黑洞 5 量子力學(xué)的相關(guān)知識(shí) 光子 光的波粒二向性 相對(duì)論 相對(duì)論 相對(duì)論速度 長度縮短效應(yīng) 時(shí)間延緩效應(yīng) 同時(shí) 的相對(duì)性 狹義相對(duì)論的推論 光速不變?cè)?狹義相對(duì)性原理 原理狹義相對(duì)論的兩條基本 狹義相對(duì)論 莫雷實(shí)驗(yàn) 邁克爾遜 經(jīng)典力學(xué)的速度疊加 空間是絕對(duì)的 時(shí)間是絕對(duì)的 絕對(duì)時(shí)空觀 經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理 經(jīng)典力學(xué) 一 經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀 1 經(jīng)典力學(xué)相對(duì)性原理 1 慣性系 如果牛頓運(yùn)動(dòng)定律在某個(gè)參考系中成立 這個(gè)參考系叫做慣性系 相對(duì) 一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)參考系也是慣性系 2 經(jīng)典力學(xué)相對(duì)性原理 內(nèi)容 力學(xué)規(guī)律在任何慣性系中都是相同的 其他表 述 在一個(gè)慣性參考系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能判斷這個(gè)慣性系是否相對(duì)于另一個(gè)慣 性系做勻速直線運(yùn)動(dòng) 2 絕對(duì)時(shí)空觀 在經(jīng)典力學(xué)里 時(shí)間與空間不會(huì)隨參考系的不同而變化 也就是說時(shí)間和空間是絕對(duì) 的 用心 愛心 專心 1 絕對(duì)時(shí)間 兩個(gè)同時(shí)發(fā)生的事件 不論是靜止參考系中的觀測者還是勻速直線運(yùn) 動(dòng)參考系中的觀測者 他們測得這兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)刻都是相同的 某事件經(jīng)歷的時(shí)間不 會(huì)因參考系不同而不同 可見 同時(shí) 是絕對(duì)的 時(shí)間也是絕對(duì)的 時(shí)間永遠(yuǎn)均勻地流逝 著 與物質(zhì)無關(guān) 與運(yùn)動(dòng)無關(guān) 2 絕對(duì)空間 宇宙中存在一個(gè)絕對(duì)靜止的慣性參考系 簡稱慣性系 力學(xué)規(guī)律首先 應(yīng)當(dāng)能在這個(gè)參考系中準(zhǔn)確地陳述 這個(gè)絕對(duì)靜止的慣性系與時(shí)間無關(guān) 永恒不變 它可 以脫離物質(zhì)獨(dú)立存在 這就是絕對(duì)空間概念 3 經(jīng)典力學(xué)的速度疊加原理 在經(jīng)典力學(xué)中如果某一慣性系相對(duì)另一慣性系的速度 為 V 在此慣性系中有一物體速度為 U 那么 此物體相對(duì)另一慣性系的速度是 u V U 3 邁克爾遜 莫雷實(shí)驗(yàn) 近代物理學(xué)兩朵烏云之一 以太 是否存在 如果 以太 存在 我們就應(yīng)該觀測到地球相對(duì)于 以太 的速度 V 邁克爾遜先把一束單色光巧妙地分成兩束相互垂直的光 一束與 V 平行 一束與 V 垂 直 再將這兩束光疊加 產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 根據(jù)不同情況下干涉條紋的變化 以判斷地球是 否相對(duì) 以太 運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 光在任何方向傳播時(shí) 相對(duì)于地球的速度是相同的 即 以太 根本 不存在 光速是不變的 二 狹義相對(duì)論 1 狹義相對(duì)論的兩條基本原理 1 狹義相對(duì)性原理 物理規(guī)律 力學(xué) 電磁學(xué) 光學(xué)等 對(duì)于所有慣性系都具有相同的形式 2 光速不變?cè)?在任何慣性系中 光在真空中的速度恒為 f 與光源的運(yùn)動(dòng)和觀測者的運(yùn)動(dòng)無關(guān) 例 1 火箭以 0 75c 的速度離開地球 從火箭上向地球發(fā)射一個(gè)光信號(hào) 火箭上測得光 離開的速度是 c 根據(jù)過去熟悉的速度合成法則 光到達(dá)地球時(shí)地球上測得的光速是多少 根據(jù)狹義相對(duì)性原理呢 解析 解析 根據(jù)過去熟悉的速度合成法則 光相對(duì)于地球的速度是 v c 0 75c 0 25c 而根據(jù)狹義相對(duì)性原理 光速與光源 觀測者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有關(guān)系 光速仍為 c 2 狹義相對(duì)論中的時(shí)間與空間 1 同時(shí)的相對(duì)性 由光速不變?cè)淼淖C明 首先對(duì) 同時(shí) 這個(gè)概念進(jìn)行了研究 在一個(gè)慣性系中 同 時(shí) 發(fā)生的兩個(gè)事件 在另一個(gè)慣性系中可能是不同時(shí)的 即同時(shí)是相對(duì)的 這時(shí) 同時(shí) 的參考系原則要選在兩個(gè)事件的中點(diǎn) 這很重要 例 2 廣州的一個(gè)人在聽到收音機(jī)報(bào)時(shí) 剛才最后一響是北京時(shí)間 7 點(diǎn)整 的時(shí)候 他在最后一響時(shí) 把表對(duì)到 7 點(diǎn)整 北京的鐘和廣州的鐘是一致的嗎 怎樣才能使它們一致 解析 解析 廣州的人聽到報(bào)時(shí)聲時(shí) 北京的鐘已到達(dá) 7 點(diǎn)整一段時(shí)間了 所以不一致 北 京的鐘先到 7 點(diǎn)整 要想兩地的鐘一致 必須在北京和廣州的連線的中點(diǎn)報(bào)時(shí) 兩 同時(shí) 性 在狹義相對(duì)論中的理解 由于光速不變 即光速在任何慣性系中都是相同的 那么當(dāng)另一慣性系的速度能夠和 光速相比時(shí) 同時(shí)性就是相對(duì)的 即在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩事件 在另一慣性系中 就不一定是同時(shí)發(fā)生的 2 時(shí)鐘延緩效應(yīng) 用心 愛心 專心 時(shí)間間隔的相對(duì)性是指一個(gè)物理過程經(jīng)歷的時(shí)間或兩個(gè)事件之間的時(shí)間間隔 在不同 的參考系中測量不一定相同 與之相對(duì)靜止的參考系測得的時(shí)間最短 稱為固有時(shí) 而與 之相對(duì)運(yùn)動(dòng)的參考系測得的時(shí)間 t 與固有時(shí) t 之間的關(guān)系為 2 2 c v 1 t t 顯然 t t 這就是時(shí)間延緩效應(yīng) 相對(duì)速度越大 時(shí)間延緩效應(yīng)越明顯 我們把這 一結(jié)論形象地表述為運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢 由時(shí)間延緩效應(yīng)可見 在狹義相對(duì)論中 時(shí)間不再是均勻地流逝 它與物體的運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)有關(guān) 這說明 我們不能脫離物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)來理解時(shí)間 如果要回答某一物理過程經(jīng)歷的 時(shí)間 必須首先指明參考系 時(shí)間延遲圖象 例 3 人馬星座 a 星是離太陽系最近的恒星 它距地球 設(shè)有一宇宙飛船m103 4 16 往返于地球和人馬星座 a 星之間 若宇宙飛船的速度為 0 999c 按地球上的時(shí)鐘計(jì)算 飛 船往返一次需多少時(shí)間 如以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算 往返一次的時(shí)間又為多少 解 解 以地球上的時(shí)鐘計(jì)算 9 年 s1087 2 s 103999 0 103 42 v s t 8 8 16 若以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算 因?yàn)?2 c v 1 tt 所以得 年4 0s1028 1 s999 0 11087 2 c v 1t t 7282 3 尺縮效應(yīng) 長度縮短效應(yīng)的推導(dǎo) 用心 愛心 專心 在狹義相對(duì)論時(shí)空觀中 長度也與觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān) 例如 在一輛以速度 v 做 勻速直線運(yùn)動(dòng)的火車中 一位乘客在測量火車車廂的長度 AB 他在 A 處用信號(hào)光源發(fā)出 一個(gè)光信號(hào) 光信號(hào)達(dá)到 B 后立即返回到 A 他測得光信號(hào)往返一次用的時(shí)間是 t 所 以乘客認(rèn)為車廂的長度為 l0 2 c t 我們把 l0叫固有長度 它是相對(duì)觀察者靜止時(shí)測得的長度 地面的觀察者也用測量信 號(hào)往返一次所用的時(shí)間來確定其長度 假設(shè)車廂長為 l 光信號(hào)從 A 到達(dá) B 所用的時(shí)間為 t1 從 B 返回 A 所用的時(shí)間為 t2 當(dāng)光從 A 到達(dá) B 時(shí) 車廂已經(jīng)前進(jìn)了 v t1 當(dāng)光從 B 返回 A 時(shí) 車廂又前進(jìn)了 v t2 于是從下圖知 l l 11 tvtc 22 tvtc 地面的觀察者測得光信號(hào)往返一次所用的時(shí)間 22 21 2 vc cl vc l vc l ttt 即 2 2 1 2c vc tl 考慮到時(shí)鐘變慢 消去 t c l t c v tt 0 2 2 2 1 和 得 2 2 0 1 12 c v c l t 將 t 代入 式得 2 2 0 1 c v ll 由于 所以 表明地面的觀察者測得車廂的長度變短了 這就是長度11 2 2 c v 0 ll 縮短效應(yīng) 上式具有普遍意義 它說明運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)方向上發(fā)生了收縮 圖 1 物體 的長度不再是絕對(duì)的 不同的觀測者測得同一物體的長度值不一定相同 圖 2 是發(fā)生長度 縮短效應(yīng)時(shí) 長度與速度的關(guān)系 被測物體相對(duì)觀測者的速度越大 長度縮短效應(yīng)越明顯 長度是一個(gè)相對(duì)量 如果不指明參考系 我們不能回答物體的長度是多少 用心 愛心 專心 圖 1 尺縮效應(yīng)的結(jié)論 在狹義相對(duì)論時(shí)空觀中 長度也與觀察者與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān) 不同的觀察者測得 的物體的長度值不一定相同 我們把在相對(duì)于物體靜止的參考系中測得的物體的長度值稱 為固有長度 若一參考系在物體長度伸展方向上相對(duì)于物體運(yùn)動(dòng) 在此參考系中測得的物 體的長度 l 和固有長度 l 之間的關(guān)系為 2 2 c v 1 ll 由于 說明固有長度最長 而在長度伸展方向上相對(duì)于物體運(yùn)動(dòng)的參考系中的觀 ll 察者測得的物體的長度值比固有長度要短 我們說運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)方向上長度發(fā)生了收 縮 相對(duì)速度越大 收縮效應(yīng)越明顯 要注意長度收縮就發(fā)生在運(yùn)動(dòng)方向上 在與運(yùn)動(dòng)垂 直的方向上沒有這種效應(yīng) 并且 長度收縮與物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有關(guān)系 由長度收縮效應(yīng)可見 長度也是一個(gè)相對(duì)量 與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān) 如果不指明參 考系 我們不能回答物體的長度是多少 長度隨速度變化圖象 圖 2 長度縮短效應(yīng) 例 4 一觀察者測得運(yùn)動(dòng)著的米尺為 0 5m 長 求此米尺以多大的速度移動(dòng) 分析 分析 以觀察者為一參考系測得的長度為 l 米尺為另一參考系 測得米尺的長度為 l 應(yīng)用公式 進(jìn)行變形可解 v 2 c v 1 ll 用心 愛心 專心 解 解 根據(jù)公式 可得 2 c v 1 ll 22 l ll cv 代入上式 mlmlsmc5 01 100 3 8 將得smcv 1060 2 866 0 8 4 相對(duì)論的速度疊加 假設(shè)一列火車相對(duì)于地面以速度 v 飛快勻速行駛 車上一人沿火車前進(jìn)方向以速度 u 相對(duì)于火車運(yùn)動(dòng) 若按經(jīng)典力學(xué)的速度疊加規(guī)律 此人相對(duì)于地面的速度為 u v 然而按 愛因斯坦的計(jì)算 此人相對(duì)于地面的速度為 2 c v u 1 v u u 該式即為一維情況下 狹義相對(duì)論的速度疊加公式 1 當(dāng) v c 時(shí) 1 vu c2 1 相對(duì)論的速度疊加公式簡化為經(jīng)典力學(xué)的速度疊加公 式 2 在低速世界 物體的運(yùn)動(dòng)可以用經(jīng)典力學(xué)來描述 而在高速世界物體的運(yùn)動(dòng)必須 用相對(duì)論描述 3 在微觀世界中 經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論給出的結(jié)論相差很大 實(shí)驗(yàn)證實(shí) 相對(duì)論給出 的結(jié)果是正確的 例 5 一粒子以 0 05c 的速率相對(duì)實(shí)驗(yàn)室參考系運(yùn)動(dòng) 此粒子衰變時(shí)發(fā)射一個(gè)電子 電 子相對(duì)于粒子的速度為 0 8c 電子的衰變方向與粒子運(yùn)動(dòng)方向相同 求電子相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室 參考系的速度 解 解 已知 v 0 05c 0 8c x u 由相對(duì)論速度疊加公式得 v uc c v u c v u 1 v u u x 2 2 x 2 x x x c817 0 c05 0 c8 0c c c05 0 c8 0 u 2 2 x 答案 答案 0 817c 關(guān)于狹義相對(duì)論的總結(jié) 1 通過相對(duì)論的誕生過程 認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)物理知識(shí)正確與否的最終標(biāo)準(zhǔn) 相信邏 輯的力量 2 長度的相對(duì)性 l l 2 c v 1 時(shí)間間隔的相對(duì)性 2 c v 1 t t 用心 愛心 專心 3 由相對(duì)論速度變換公式知 當(dāng) v 和 u 很小時(shí) 就是我們傳統(tǒng)的 2 c v u 1 v u u u u v 當(dāng) u c 時(shí) u c 從而證明了光速是速度的極限 三 廣義相對(duì)論 1 廣義相對(duì)論的基本原理 1 廣義相對(duì)性原理 在狹義相對(duì)性原理中 物理規(guī)律對(duì)于所有的慣性系都具有相同的形式 即所有慣性系 都是平權(quán)的 若進(jìn)一步追究 慣性系和非慣性系是否平權(quán) 不解決這個(gè)問題就不能擺脫牛 頓的 絕對(duì)時(shí)空觀 所以愛因斯坦稱上述相對(duì)性原理為狹義相對(duì)性原理 并把它推廣到一 切慣性系和非慣性系 在任何參考系 包括非慣性系 中物理規(guī)律都是相同的 這就是廣 義相對(duì)性原理 是廣義相對(duì)論的基本原理之一 2 等效原理 廣義相對(duì)論的第二個(gè)原理是最著名的等效原理 愛因斯坦建立廣義相對(duì)論時(shí)唯一的實(shí) 驗(yàn)依據(jù)就是慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量相等 慣性質(zhì)量聯(lián)系著慣性力 引力質(zhì)量與引力 gi mm 相聯(lián)系 這樣 非慣性系與引力之間也建立了聯(lián)系 那么在引力場中的任意一點(diǎn)都可以引 入一個(gè)很小的自由降落參考系 由于慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等 在此參考系內(nèi)既不受慣性 力也不受引力 物體完全失重 此參考系和一個(gè)沒有引力場 沒有加速度的慣性系等效 可以使用狹義相對(duì)論的一切理論 任何物理實(shí)驗(yàn)都無法將二者區(qū)分開來 當(dāng)然 我們也無 法區(qū)分某參考系是在做加速運(yùn)動(dòng) 還是停泊在某星球表面 概括起來說 勻加速參考系中 的慣性力場和均勻力場不可區(qū)分 這就是等效原理 是廣義相對(duì)論的又一基本原理 2 廣義相對(duì)論的時(shí)空結(jié)構(gòu) 引力對(duì)時(shí)空的影響 廣義相對(duì)論允許在加速參考系中描述自然現(xiàn)象 加速參考系中出現(xiàn)的慣性力等效于引 力 因此 引力的出現(xiàn)對(duì)時(shí)空的影響 也就等效于加速參考系中的時(shí)空結(jié)構(gòu) 引力的存在對(duì)時(shí)空的影響可概括為 在引力場中 時(shí)鐘變慢 引力越強(qiáng) 時(shí)鐘變慢越甚 這就是引力的存在對(duì)時(shí)間的影響 引力的存在會(huì)使空間變形 在引力方向上 空間間隔不變 在與引力垂直的方向上 空間間隔變短 直尺變短 發(fā)生了彎曲 引力越強(qiáng)的地方 這種效應(yīng)越明顯 這就是引力 的存在對(duì)空間的影響 3 質(zhì)速關(guān)系 2 2 0 c v 1 m m 為靜止質(zhì)量 M 為慣性質(zhì)量 0 M 4 質(zhì)能關(guān)系 2 mcE 2 mcE 用心 愛心 專心 時(shí)間 空間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和分布密切相關(guān) 5 廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 1 引力紅移 廣義相對(duì)論證明 引力勢(shì)低的地方固有時(shí)間的流逝速度慢 也就是說 離天體越近 時(shí)間越慢 這樣 天體表面原子發(fā)出的光周期變長 由于光速不變 相應(yīng)的 頻率變小 在光譜中向紅光方向移動(dòng) 稱為引力紅移 2 光線偏折 當(dāng)遙遠(yuǎn)的恒星發(fā)出的光經(jīng)過太陽表面時(shí) 由于太陽周圍的空間彎曲 致使光線發(fā)生彎曲 3 水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng) 天文觀測記錄了水星近日點(diǎn)每百年移動(dòng) 5600 秒 人們考慮 了各種因素 根據(jù)牛頓理論只能解釋其中的 5557 秒 只剩 43 秒無法解釋 廣義相對(duì)論的 計(jì)算結(jié)果與萬有引力定律 平方反比定律 有所偏差 這一偏差剛好使水星的近日點(diǎn)每百 年移動(dòng) 43 秒 4 雷達(dá)回波實(shí)驗(yàn) 從地球向行星發(fā)射雷達(dá)信號(hào) 接收行星反射的信號(hào) 測量信號(hào)往 返的時(shí)間 來檢驗(yàn)空間是否彎曲 檢驗(yàn)三角形內(nèi)角和 20 世紀(jì) 60 年代 美國物理學(xué)家克 服重重困難做成了此實(shí)驗(yàn) 結(jié)果與相對(duì)論預(yù)言相符 僅僅依靠這些實(shí)驗(yàn)不足以說明相對(duì)論的正確性 只能說明它是比牛頓引力理論更精確 的理論 因?yàn)樗劝ｎD引力論 又可以解釋牛頓理論無法解釋的現(xiàn)象 但不能保證這 就是最好的理論 也不能保證相對(duì)論在時(shí)空極度彎曲的區(qū)域 比如黑洞 是否成立 因此 廣義相對(duì)論仍面臨考驗(yàn) 四 1 宇宙的起源 大爆炸宇宙模型的主要觀點(diǎn) 大爆炸模型是 20 世紀(jì) 40 年代由伽莫夫 阿爾芬和赫爾曼提出的 宇宙膨脹的概念很 自然地會(huì)導(dǎo)致宇宙早期存在高密度 高溫度狀態(tài)的推測 伽莫夫曾提出 宇宙早期物質(zhì)的 密度和溫度可能高到足以進(jìn)行快速熱核反應(yīng)的地步 并且存在著輻射為主的時(shí)期 這種認(rèn) 為宇宙源于一個(gè)原始火球的爆炸 并經(jīng)歷了從熱到冷 從密到稀 從 輻射 指無靜止質(zhì) 量的粒子 如光子 為主過渡到 實(shí)物 指有靜止質(zhì)量的粒子 如質(zhì)子 中子 為主的演 化史的模型 就稱為大爆炸宇宙模型 宇宙中的最重要問題之一就是均勻宇宙如何形成目前觀測到的各種結(jié)構(gòu)問題 1901 年 金斯提出一個(gè)引力不穩(wěn)定理論 提出當(dāng)擾動(dòng)尺度大于金斯尺度時(shí)擾動(dòng)就將按指數(shù)規(guī)律增長 所謂金斯尺度即是由介質(zhì)的密度和在其中的聲速?zèng)Q定的一個(gè)臨界長度 大爆炸后 向外擴(kuò) 散的物質(zhì)在密度分布上是不絕對(duì)均勻的 密度較大的區(qū)域就形成許多引力中心 它們吸引 周圍物質(zhì)而形成星際云 假如一個(gè)星云含有多于個(gè)太陽質(zhì)量的氣體 它將難以維持平 3 10 衡 只要一個(gè)輕微向內(nèi)的壓力就能使星云坍縮 一旦坍縮 在它達(dá)到非常小的尺度以前沒 有什么東西能夠制止它 坍縮期間星云不斷地分裂 直到更小的次一級(jí)星云密度增加 壓 強(qiáng)太高的時(shí)候 分裂停止 其中有許多就將演化為恒星 組成星系 我們所在的銀河系并 不是宇宙中的一個(gè) 孤島 在宇宙空間中有著許多和我們銀河系一樣的巨大星城 叫河外 星系 簡稱星系 目前已發(fā)現(xiàn)的星系多達(dá) 10 億個(gè) 一些相互鄰近的星系結(jié)合成的天體體系 叫星系群 銀河系所在的星系群稱本星系群 比星系群更大的叫星系團(tuán) 比星系團(tuán)更大的 稱宇宙 2 天體物理學(xué)的相關(guān)物理概念 開宇宙 一直膨脹下去的宇宙 閉宇宙 膨脹到某個(gè)極大值后便收縮 最后收縮成一個(gè)奇點(diǎn) 再大爆炸的宇宙 用心 愛心 專心 黑體 能夠?qū)⒐馊课盏奈矬w叫黑體 黑洞 體積小 密度大 引力非常大的黑體物質(zhì)構(gòu)成黑洞 霍金的奇性定理 霍金輻射 了解 模擬試題模擬試題 答題時(shí)間 30 分鐘 一 選擇題 1 在狹義相對(duì)論中 下列說法中哪些是正確的 1 一切運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于觀察者的速度都不能大于真空中的光速 2 質(zhì)量 長度 時(shí)間的測量結(jié)果都是隨物體與觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變的 3 在一慣性系中發(fā)生于同一時(shí)刻 不同地點(diǎn)的兩個(gè)事件在其他一切慣性系中也是同 時(shí)發(fā)生的 4 慣性系中的觀察者觀察一個(gè)與他做勻速相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘時(shí) 會(huì)看到這時(shí)鐘比與他 相對(duì)靜止的時(shí)鐘走得慢些 以上說法正確的是 A 1 3 4 B 1 2 4 C 1 2 3 D 2 3 4 2 根據(jù)天體物理學(xué)的觀測和推算 宇宙正在膨脹 太空中的天體都離開我們的星球而去 假定在地球上觀察到一顆脈沖星 看來發(fā)出周期性脈沖無線電波的星 的脈沖周期為 0 5s 且這顆星正以運(yùn)行速度 0 8c 離我們而去 那么這顆星的固有脈沖周期應(yīng)是 A 0 10sB 0 30sC 0 50sD 0 83s 3 宇宙飛船相對(duì)于地面以速度 v 做勻速直線飛行 某一時(shí)刻飛船頭部的宇航員向飛船尾 部發(fā)出一個(gè)光訊號(hào) 經(jīng)過 t 飛船上的鐘 時(shí)間后 被尾部的接收器收到 則由此可知飛 船的固有長度為 c 表示真空中光速 A B C D tc tv 2 c v 1 tc 2 c v 1tc 4 兩個(gè)慣性系 S 和 S 沿 x x 軸方向做勻速相對(duì)運(yùn)動(dòng) 設(shè)在 S 系中某點(diǎn)先后發(fā)生兩 個(gè)事件 用靜止于該系的鐘測出兩事件的時(shí)間間隔為 而用固定在 S 系的鐘測出這兩個(gè) 0 事件的時(shí)間間隔為 又在 S 系 x 軸上放置一靜止于該系 長度為 l0的細(xì)桿 從 S 系測得 此桿的長度為 1 則 A 1 l0 0 0 C 1 l0D 1 l0 0 0 5 相對(duì)于地球的速度為 v 的一飛船 要到離地球?yàn)?5 光年的星球上去 若飛船的宇航員 測得該旅程的時(shí)間為 3 光年 則 v 應(yīng)為 A c 2B 3c 5C 9c 10D 4c 5 6 一光子火箭相對(duì)于地球以 0 6c 的速度飛行 火箭長 300m 一光脈沖從火箭尾部傳到 頭部 地球上的觀察者看到光脈