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1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性基础达标1.著名物理学家“开尔文勋爵”威廉汤姆孙曾自信地宣称：“科学的大厦已经基本完成”，但也承认，“明朗的天空还有中两朵小小的、令人不安的乌云”。他指的科学大厦是_,两朵乌云是_。答案：以经典力学、热力学与统计物理学、电磁场理论为主要内容的物理学形成了完整的科学体系；一是黑体辐射，一是光的速度。2.伽利略相对性原理是_。答案：力学规律在任何惯性系中都是相同的。3.电磁波在真空中的传播速度是_。答案：C4.狭义相对论的两个基本假设是_，_。答案：狭义相对性原理，光速不变原理5.什么是经典力学？答案：经典力学是研究宏观物体做低速运动的现象和规律的学科。宏观是相对于原子等微观粒子而言，低速是相对于光速而言的。6.如图15-1-2所示，在列车车厢的光滑水平面上有一个质量为m=5 kg的小球，正随车厢一起以20 m/s的速度匀速前进。现在给小球一个水平向前的F=5 N的拉力作用，求经10 s时，车厢里的观察者和地面的观察为看到小球的速度分别是多少？图15-1-2解析：对车上的观察者：物体的初速v0=0，加速度a=1 m/s2,10 s时速度v1=at=10 m/s。对地上的观察者：方法一：物体初速度v0=20 m/s加速度相同a=1 m/s2。10 s末速度v2=v0+at=30 m/s。方法二：根据速度合成法则v2=v1+v0=(10+20) m/s=30 m/s。答案：10 m/s 30 m/s7.在一个惯性系中观测，两个事件同地不同时，则在其他惯性系中观测，结果它们( )A.一定同时 B.可能同时C.不可能同时，但可能同地 D.不可能同时，也不可能同地答案：B8.某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果希望把这路程缩短为3光年，则他所乘飞船相对地球的速度为( )A.0.5c B.0.6c C.0.8c D.0.9c解析：由公式： 得v=0.8 c。答案：C9.数学上的“事件”指的是什么？答案：一个事件就表示为空间和时间的一组坐标(x,y,z,t)。10.一列很长的火车沿平直轨道飞快地匀速行驶。在厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁，这是几个事件？车上的观察者和地面上静止的观察者看法是否一样？答案：两个车上的观察者认为这两个事件是同时发生的，而地面上观察者认为是不同时的。11.日常生活中，我们观察到长度的相对性了吗？解析：由于物体速度vC，则1-1，L=L。答案：观察不到。12.长度的变短是绝对的，还是相对的？解析：如果两条平行的杆在沿自己的长度方向做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了。答案：长度的变短是相对的。综合应用13.人马星座a星是离太阳系最近的恒星，它距地球4.31016m。设有一宇宙飞船自地球往返于人马星座a星之间。若宇宙飞船的速度为0.999c，按地球上的时钟计算，飞船往返一次需多少时间？如以飞船上的时钟计算，往返一次的时间又为多少？解析：以地球上的时钟计算：=2.87108 s=9年；若以飞船上的时钟计算：因为t=t/,所以得t=t=2.87108=1.28107 s=0.4年答案：t=9年，t=0.4年14.长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方向长度缩短了。一艘宇宙飞船的船身长度为L0=90 m，相对地面以u=0.8c的速度在一观测站的上空飞过。(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？解析：(1)观测站测得船身的长度为m=54 m,通过观测站的时间间隔为t=2.2510-7 s。(2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为t=3.7510-7 s。答案：(1)2.2510-7 s,(2)3.7510-7 s15.一飞船以u=9103 m/s的速率相对于地面飞行，飞船上的钟走了5 s，用地面上的钟测量经过了多长时间？解：此问题就是在不同参考系中测量时间的问题。u=9103 m/s,t=5 s。t=5.000 000 002 s。答案：经过了5.000 000 002 s
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