粒子的动量等于其非相对论动量的两倍

近代物理实验论文

论 文 题 目用β粒子验证相对论的动量-能量关系 学 生 姓 名 朱 平 所 在 学 院 物理科学与技术学院 专业及班级 物理1102 指 导 教 师 汪 颖 梅 完 成 日 期 2013 年 11月 10日

近代物理实验论文

摘要

本实验通过同时测量速度接近光速c的高速β粒子（电子）的动量和动能，证明在高速运动下经典力学不再适用，需用狭义相对论来描述粒子的运动规律，从而验证狭义相对论的正确性。并学习β磁谱仪的测量原理及其他核物理的实验方法和技术。

关键词：β粒子衰变、动量、能量、狭义相对论

引言

19世纪，在牛顿的经典力学占据统治地位时，一些疑问也相应的出现。迈克尔逊——莫雷实验否定了以太的存在，证明光

2 原子核物理学

实验17

0 前言

用高速β粒子验证 动量－动能的相对论关系

爱因斯坦于1905年和1915年分别建立了狭义相对论和广义相对论，并在1921年获得诺贝尔物理学奖。“相对论”从一开始出现就始终遭受到很多人的质疑，因此，物理学家们在近一个世纪中反复不断地采用各种新的实验方法和测量技术，来验证这个理论的基本假设和各种相对论效应 。目前，“相对论”已为大量的实验事实所证实，已经成为近代物理学理论的重要基础之一，并应用于近代物理的各个领域，如粒子加速器的设计、原子核技术以及原子弹和核反应堆的制造等。本实验采用粒子来验证动量—动能的相对论关系。

90

Sr所发射出的速度接近光速c的高速?

1 实验目的

(1)掌握?磁谱仪的原理和使用方法； (2)掌握用多道谱仪测量?能谱的方法； (3)验证高速?粒子动量—动能的相对论关系。

2 原理

2.1 狭义相对论基础

1905年，爱因斯坦在前人工作的基础上，分析了当时经典力学与电磁学实验之间的矛盾，提出了崭新的物理概念 —— 狭义相对论。狭义相对论基于以下两个基本假设：

(1)狭义相对论原理 —— 一切物理定律在相对作均速直线运动的所有惯性参考系中均成立；

(2)光速不变原理 —— 光在真空中总是以

狭义相对论的创立

1905年9月，年仅H十六岁的阿尔伯特·爱因斯坦在德国权威性的《物理学杂志》上发表了划时代的论文——“论动体的电动力学”。这篇后来被称之为狭义相对论的论文是理性思维的伟大杰作，它把哲学的深奥，物理学的直观和数学的技艺令人惊叹地结合在一起。它与《物理学杂志》17卷上的爱因斯坦的另外两篇开创性的论文（光量子论文和布朗运动论文）在科学史上谱写出激动人心的篇章，全面地打开了物理学革命的新局面。

狭义相对论获得了巨大的成功。它使力学和电动力学相互协调，它减少了电动力学中逻辑上互不相关的假设的数目，它对时间，空间等基本概念作了必不可少的方法论分析，它把动量守恒定律和能量守恒定律联系起来，揭示了质量和能量的统一。它与爱因斯坦1915年创立的广义相对论一起，大大改变了传统的世界观和传统的思维方式，把人们带进了一个奇妙的新世界。

面对科学史上这一重大的事件，人们必然会问：狭义相对论究竟是怎样创立的？被排斥在学术界之外的默默无闻的爱因斯坦为什么会捷足先得？这一伟大的智力搏斗能够给我们哪些认识论和方法论的启示？现在，让我们对世纪之交这一富有戏剧性的历史事件作一番历史的、哲学的考察吧。

狭

论狭义相对论的佯谬

摘要：

本文分析和解释佯谬的本质和意义，且用狭义相对论及其时空观，在分析“双生子佯谬”、 “洛仑兹长度收缩佯谬”、 “横竿佯谬”的基础上，具体分析和解释“火车过隧道佯谬” ，说明佯谬的出现和解决推动着科学向更高层次发展。

关键词：佯谬；狭义相对论；时空观

英文摘要

This article analyzes with the explanation paradox essence and the significance, and with restricted theory of relativity and space and time view, in analysis “twins paradox”, “Lorentz length contraction paradox”, “high-jump bar paradox” in the foundation, the concrete study and explained that “the train tunnel paradox”, had explained the paradox the appearance and the solution are i

第 12 次课 日期 周次 星期 学时：2 内容提要：

第四章 狭义相对论 §4.1 洛仑兹变换 牛顿力学的时空观

绝对时空观；力学相对性原理；伽利略变换；牛顿力学的速度相加原理；

麦克斯韦电磁场理论的挑战 爱因斯坦的选择 洛仑兹变换 例题。 目的要求：

1.了解牛顿的绝对时空概念，并能由之导出伽利略坐标变换和速度变换公式。

2.理解爱因斯坦相对性原理和光速不变原理。

3.理解洛仑兹变换公式并能正确进行坐标换算。了解相对论时空观和绝对时空观的不同以及洛仑兹变换与伽利略变换的关系。 重点与难点:

爱因斯坦的两条基本假定；洛仑兹变换及其应用。 教学思路及实施方案： 本次课应强调：

牛顿的绝对时空概念，伽利略坐标变换和速度变换公式是紧密联系在一起的。

爱因斯坦相对性原理和光速不变原理是狭义相对论的两个基本假定，承认这些假定，就等于否定了牛顿的绝对时空。 关于洛仑兹变换应重点指出：

1．洛仑兹正变换和逆变换是对称的，只差以(?u)代u，这是因为在相对论中k和k?系地位相当，k系不会比k?系更优越。这与洛仑兹最早推出它的时候，理解上是不同的。

2．比较洛仑

论狭义相对论的佯谬

摘要：

本文分析和解释佯谬的本质和意义，且用狭义相对论及其时空观，在分析“双生子佯谬”、 “洛仑兹长度收缩佯谬”、 “横竿佯谬”的基础上，具体分析和解释“火车过隧道佯谬” ，说明佯谬的出现和解决推动着科学向更高层次发展。

关键词：佯谬；狭义相对论；时空观

英文摘要

This article analyzes with the explanation paradox essence and the significance, and with restricted theory of relativity and space and time view, in analysis “twins paradox”, “Lorentz length contraction paradox”, “high-jump bar paradox” in the foundation, the concrete study and explained that “the train tunnel paradox”, had explained the paradox the appearance and the solution are i

普通物理2习题参考解答 单元20 相对论动力学

一. 选择、填空题

451. 观测者甲以c的速度(c为真空中光速)相对于静止的观察者乙运动，若甲携带一长度为L、截面

积为S，质量为m的棒，这根棒安放在运动方向上，则

mLS25m9LS1) 甲测得此棒的密度为?0?； 2）乙测得此棒的密度为??。

2. 匀质细棒静止时质量为m0，长度l0，当它沿棒长方向作高速匀速直线运动时，测得长为l，那么棒的运动速度v?c1?(ll0)；该棒具有的动能Ek?(2ll0?1)m0c。

23. 设电子静止质量为Me，若将一个电子从静止加速到速率0.6c ( c为真空中光速)，需做功

A?14Mec。

24. 一静止质量为m0，带电量为q的粒子，其初速为零，在均匀电场E中加速，在时刻t时它所获得的速度是

qEct(qEt)?mc2202。如果不考虑相对论效应，它的速度是

qEtm0。

? 经过时间t加速后粒子的速度v、质量m?m01?v/cm0v1?v/c2222

根据相对论动量定理：qEt?mv，qEt?

求得速度大小：v?qEct(qEt)?mc2202

如果不考虑相对论效应，qEt?m0v，v?qEtm0

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相对论与量子力学的启示----科学论道

一、本质问题的疑问

当我们还是懵懂的小孩时，我们对周遭的一切都感到那么的好奇，天空为什么是蓝色？为什么会有白天黑夜？星星为什么会闪烁？对于一颗探求的心灵，好像总有问不完的问题。人类求知的欲望，正是起始于幼年时期的好奇。如今，我们接受了良好的教育，思维变得成熟、理性，但对于这个不再陌生的世界，我们是否已经了解得足够透彻？

在21世纪的今天，科学的发展取得了空前的成就，月球已留下人类的足迹，对火星的探索也在紧锣密鼓的开展。计算机技术的更新更是以指数的规律向前发展，人们之间的交流比以往任何时候都要方便快捷。科学成果的应用，使人类毫无疑问成为了地球的主人。然而，在关于这个世界的本质方面，即使是现在最前沿的理论物理学家，也没有形成统一的认识，有些观点可能完全相反。1994年在剑桥大学的伊萨克·牛顿数学科学研究所进行了一场辩论，两位顶尖的科学家——罗杰·彭罗斯和史蒂芬·霍金，在有关宇宙本性的某些最基本观念上展开了深入而严肃的讨论。他们讨论的主要是这样的问题：为何时间具有方向性？宇宙是否有边界？辩论的双方并没有得出一致的结论，显然，对于这些本质的问题，未来的不确定性还非常大。

科学家

课程名称：相对论与量子论

论文题目：寻找生活中的相对论

和量子论

学 院 信息工程学院_ 专 业_计算机测控与仪器_

年级班别_08计测2班_

学 号

学生姓名__张丽敏________

联系方式

指导教师_杨中服

2011年 4 月18 日

寻找生活中的相对论与量子论

在一般人看来，相对论和量子论都是很高深莫测的高等知识，不是一般人能理解的，所以很多人始终都不敢推开这一扇门，无法看到里面精彩的画面。

来看看在交通方面的贡献：

GPS，全球定位系统，相信很多人都知道他，在自驾车、公交车、飞机等都有使用这一种技术。早期的GPS接收器确定物体位置的误差是在15米范围内，这个误差实际是需要爱因斯坦相对论来修正。如果不考虑相对论效应，卫星上的时钟就和地球的时钟不同步；相对论认为，快速移动物体随时间的流逝比静止的要慢。每个GPS卫星每小时跨过大约1.4万千米，这意味着它的星载原子钟每天要比地球上的钟慢7微秒。卫星所受的较弱引力添加了另一种相对论效应，使得时钟每天快45微秒。因此，为了得到准确的GPS数据，将星载时钟每天拨回38微秒的修正项必须计算在内。因为广域增强系统依赖从地面基站发出的额外信号，配备了该系统的GPS接收器，就消除了相对性误差。

从车上走下

1. 叙述狭义相对论的两个基本假设？ 2. 回答经典时空观和侠义相对论时空观.

3. 已知惯性系S?相对于惯性系S以0.5c的速度沿x轴的负方向运动，若从S?系的坐标原点O?沿x轴正方向发出一光波，则S系中测得此光波在真空中的波速为

4．在某地发生两事件，与该处相对静止的甲测得时间间隔为4s，若相对甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5s，则乙相对于甲的运动速度是 5. 星球离地球为5光年的距离，如果宇航员希望把这路程缩短为3光年，则他所乘的火箭相对于地球的速度应是

6. 一物体的速度使其质量增加了10℅，试问此物体在运动方向上缩短了百分之多少？

7．把一静止质量为m0的粒子，由静止加速到0.6c（c为真空中光速），需要作的功是多少？

8． 观察者甲以0.8c (c为真空中光速) 相对于静止的观察者乙运动。若甲携带一长度为l 、截面积为S、质量为m的棒，这根棒安放在运动方向上，则甲测得此棒的密度为 ；乙测得此棒的密度为 。 9. 设电子的静止质量为m0，将一个电子从静止加速到速率为0.6c（c为真空中光速），需做功