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高中 | 狭义相对论题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-4
第十五章 相对论简介
15.3 狭义相对论的其他结论
狭义相对论
伽利略早期的研究,奠定了牛顿力学和狭义相对论的基础。
伽利略对自由落体运动的研究,是科学实验和逻辑思维的完美结合,如图所示,可大致表示其实验和思维的过程,对这一过程的分析正确的是$(\qquad)$
伽利略用该实验证明力不是维持物体运动的原因
","其中丁图是实验现象,甲图是经过合理外推得到的结论
","运用甲图实验,可“冲淡”重力的作用,更方便进行实验测量
","运用丁图实验,可“放大”重力的作用,从而使实验现象更明显
"]$\rm A$.伽利略用该实验研究自由落体运动,而不是为了证明力不是维持物体运动的原因,$\rm A$错误;
$\rm B$.其中甲图是实验现象,丁图是经过合理外推得到的结论,$\rm B$错误;
$\rm C$.伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下,所用时间容易测量,“冲淡”重力的作用,$\rm C$正确;
$\rm D$.丁图是伽利略根据前面的实验做了合理的外推,不是实验过程,$\rm D$错误;
故选:$\rm C$;
牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系,而相对惯性系做 运动的参考系也是惯性系。伽利略 原理告诉我们,力学规律在任何惯性系中都具有相同的形式;
相对惯性系做匀速直线运动的参考系,相对惯性系静止,故牛顿定律也成立;
力学规律在任何惯性系中都具有相同的形式,这是伽利略相对性原理;
根据狭义相对论关于时间的相对性,我们把在自身静止的参考系内测得的时间称为 ,它是最短的;
根据狭义相对论关于时间的相对性,我们把在自身静止的参考系内测得的时间称为固有时,或者本征时间;
伽利略认为最简单的变速运动应是速度均匀变化的,他曾考虑速度对位移均匀变化的可能性。在此基础上,考虑如下问题:在光滑且足够长的水平直杆上放置质量为$m$的小球。小球从$x=0$处开始运动,初速度为$v_{0}$,且受到大小与小球瞬时速度$v$成正比、方向与运动方向相反的阻力,其大小满足$F=kv(k \gt 0)$。设小球在任意时刻速度为$v$、位移为$x$,推导出$v$与$x$之间的函数关系式。并分析小球停止时的位移大小。
$v=- \\dfrac{k}{m}x+v_{0}$,$x_{\\rm\\max}=\\dfrac{mv_{0}}{k}$
"]]由动量定理得$−F\Delta t=mv − mv_{0}$
代入$F=kv(k \gt 0)$得$−kv\Delta t=mv − mv_{0}$,其中$v\Delta t=x$
整理得$v=- \dfrac{k}{m}x+v_{0}$
当小球停止时,$v=0$,代入得$x_{\rm\max}=\dfrac{mv_{0}}{k}$。
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