2021-2022學年高二物理競賽課件：相對論動力學基礎(chǔ)

1、 相對論動力學基礎(chǔ) * 時間延緩是一種相對效應(yīng)。 原時是由靜止在“當?shù)亍钡耐恢荤姕y量； “兩地時”用校準的“同步鐘”測量。 * 當速度遠遠小于c 時，時間間隔相同。 若在相對事件發(fā)生地運動的參考系中，該兩事件必為異地事件，需用兩只鐘測出其時間間隔 ,則： = 0孿生子效應(yīng)誰年輕？afe0.弟弟.哥哥ssuxx 例.半人馬座星是距離太陽系最近的恒星，它距離地球4.31016m。設(shè)有一宇宙飛船自地球飛到半人馬 星，若宇宙飛船相對地球的速度為0.999c，按地球上的時鐘計算要用多少年時間？如以飛船上的時鐘計算，所需時間又為多少年？地球系:非原時;飛船系:原時按地球上的時鐘計算，飛船飛到 星所需時間

2、為解：思考:哪個時間為原時？若用飛船上的鐘測量，飛船飛到 星所需時間為正是時間膨脹效應(yīng)使得在人的有生之年進行星際航行成為可能。長度收縮 長度 = 在與長度方向平行的坐標軸上，物體兩端坐標值之差。(當物體運動時，兩端坐標必須同時記錄)S系系測量尺兩端坐標 S系中測量(不一定同時測量)的長度原長(proper length)(固有長度) S系中測量(一定同時測量)的長度非原長由洛侖茲變換：原長0觀測長度原長最長！原長0觀測長度(非原長)若尺相對于S系靜止S系系(4) 長度收縮是“測量”結(jié)果，不是“視覺”效應(yīng)。 結(jié)論: (1) 相對于觀察者運動物體沿運動方向長度縮短了 長度收縮(contractio

3、n of length) (動尺縮短)(2) 長度縮短具相對性SuSuSSS (3) 收縮效應(yīng)與測量有關(guān)，固有長度不變，不表示物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變。是一種物質(zhì)的時空屬性。演示物理世界奇遇記 伽莫夫湯普金斯(c,G,h)先生的奇遇能否真的見到此番光景？參閱趙凱華新概念物理教程 . 力學P. 410 例. 靜系中子的平均壽命為2.210-6s。據(jù)報導(dǎo)，在一組高能物理實驗中，當它的速度為u=0.9966c時通過的平均距離為8km。試說明這一現(xiàn)象：(1) 用經(jīng)典力學計算與上述結(jié)果是否一致；(2) 用時間膨脹說明；(3) 用尺縮效應(yīng)說明。解：(1) 按經(jīng)典力學不符合事實(2) 本征壽命：0=2.210-6

4、s實驗室測其壽命：0.9966c與平均距離一致(3) 子參考系測實驗室距離：運動時間：與平均壽命一致0.9966cu解：由題意可知由得根據(jù)相對論“尺縮”效應(yīng)，有即 例 一根米尺靜止放置在S 系中，與Ox 軸成30角。已知S系平行于S系的Ox軸正向勻速運動，如果在S系中測得米尺與Ox軸成45角，問: (1) S 系相對于 S系的運動速度u為多大？ (2) S系中測得米尺的長度是多少？于是得由于米尺長度所以質(zhì)量與速度的關(guān)系質(zhì)量的表達 猜想形式？基本事實： 持續(xù)作用 動量 持續(xù) 約束：速度v上限是 c， 空間的各向同性與速度方向無關(guān) 對應(yīng)原理要求 v c時， m=m0基本思路：相對論力學定律 經(jīng)典力學定律相對論力學量 經(jīng)典力學量S系動量守恒： 理想實驗：全同粒子的完全非彈性碰撞。設(shè)小球A和B的靜止質(zhì)量均為m0，A靜止于S系，B靜止于S系。BxxAyyOOBABxxAyyOOBA速度變換式S系動量守恒：質(zhì)速關(guān)系討論：普遍性： v c時，m(v)=m0 牛頓力學 v