高二物理競(jìng)賽狹義相對(duì)論的時(shí)空觀課件

一同時(shí)的相對(duì)性事件1：車廂后壁接收器接收到光信號(hào).事件2

：車廂前壁接收器接收到光信號(hào).一）同時(shí)的相對(duì)性(Relativityofsimultaneity)在經(jīng)典物理學(xué)中兩件事是否同時(shí)，無論從哪個(gè)參照系來看，結(jié)論都有是一致的。在相對(duì)論中呢？設(shè)在S系中，發(fā)生兩件事：YXOY’X’O’處，時(shí)刻發(fā)生了一件事，（開燈）處，時(shí)刻發(fā)生了一件事，（開燈）若同時(shí)：在S’系來看，這兩件事發(fā)生的時(shí)間是：即S系認(rèn)為同時(shí)的兩件事，S’系測(cè)量是不同時(shí)的YXOY’X’O’設(shè)在S’系中：即S’系認(rèn)為同時(shí)的兩件事，S系測(cè)量是不同時(shí)的在S系來看，這兩件事發(fā)生間是：處，時(shí)刻發(fā)生了一件事，（開燈）處，時(shí)刻發(fā)生了一件事，（開燈）YXOY’X’O’火車上的觀察者說：光源在火車中點(diǎn)，光速為C，故必同時(shí)到達(dá)車廂的接收器。例：愛因斯坦火車地面的觀測(cè)者說：光在火車上先到達(dá)左側(cè)的接收器，后到達(dá)右邊的接收器那么誰說的對(duì)呢？愛因斯坦說都對(duì)。因?yàn)橥瑫r(shí)本來就是相對(duì)的。二長(zhǎng)度的收縮標(biāo)尺相對(duì)系靜止在S系中測(cè)量測(cè)量為兩個(gè)事件要求在系中測(cè)量固有長(zhǎng)度

當(dāng)

時(shí).

固有長(zhǎng)度：物體相對(duì)靜止時(shí)所測(cè)得的長(zhǎng)度.（最長(zhǎng)）

洛倫茲收縮:運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度收縮.注意標(biāo)尺相對(duì)系靜止在S’系中測(cè)量測(cè)量為兩個(gè)事件要求在系中測(cè)量固有長(zhǎng)度

當(dāng)

時(shí).

固有長(zhǎng)度：物體相對(duì)靜止時(shí)所測(cè)得的長(zhǎng)度.（最長(zhǎng)）

洛倫茲收縮:運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度收縮.

長(zhǎng)度收縮是一種相對(duì)效應(yīng),此結(jié)果反之亦然.注意

例1設(shè)想有一光子火箭，相對(duì)于地球以速率飛行，若以火箭為參考系測(cè)得火箭長(zhǎng)度為15m

，問以地球?yàn)閰⒖枷?，此火箭有多長(zhǎng)？火箭參照系地面參照系解：固有長(zhǎng)度在S系

例2一長(zhǎng)為1m

的棒靜止地放在平面內(nèi)，在系的觀察者測(cè)得此棒與軸成角，試問從S系的觀察者來看，此棒的長(zhǎng)度以及棒與

Ox

軸的夾角是多少？設(shè)想系相對(duì)S系的運(yùn)動(dòng)速度.解：在

系系同一地點(diǎn)B

發(fā)生兩事件在S

系中觀測(cè)兩事件發(fā)射一光信號(hào)接受一光信號(hào)時(shí)間間隔B固有時(shí)間：同一地點(diǎn)發(fā)生的兩事件的時(shí)間間隔.時(shí)間延緩：運(yùn)動(dòng)的鐘走得慢

.固有時(shí)間系同一地點(diǎn)B

發(fā)生兩事件在S’

系中觀測(cè)兩事件發(fā)射一光信號(hào)接受一光信號(hào)時(shí)間間隔B固有時(shí)間：相對(duì)靜止地點(diǎn)發(fā)生的兩事件的時(shí)間間隔.時(shí)間延緩：運(yùn)動(dòng)的鐘走得慢

.固有時(shí)間

3）時(shí)，

.1）時(shí)間延緩是一種相對(duì)效應(yīng).2）時(shí)間的流逝不是絕對(duì)的，運(yùn)動(dòng)將改變時(shí)間的進(jìn)程.（例如新陳代謝、放射性的衰變、壽命等.）注意

例3設(shè)想有一光子火箭以速率相對(duì)地球作直線運(yùn)動(dòng)，若火箭上宇航員的計(jì)時(shí)器記錄他觀測(cè)星云用去10min,則地球上的觀察者測(cè)得此事用去多少時(shí)間？運(yùn)動(dòng)的鐘似乎走慢了.解:設(shè)火箭為系、地球?yàn)镾系1966---1967年歐洲原子核研究中心（CERN）對(duì)粒子進(jìn)行了研究。粒子是一種基本粒子，在靜系中測(cè)得的壽命為0=2.210-6秒.當(dāng)其加速到v=0.9966C時(shí),它漂移了八公里.依牛頓定律,壽命不變,故漂移距離為:依相對(duì)論:當(dāng)粒子加速至於0.9966C時(shí),壽命為:故漂移的距離為:與實(shí)驗(yàn)情況吻合得很好!雙生子佯謬.(Twinparadox)一對(duì)雙生兄弟:“明明”和“亮亮”,在他們20歲生曰的時(shí)候,明明坐宇宙飛船去作一次星際旅游,飛船一去一回作勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為0.9998C.明明在天上過了一年,回到地球時(shí),亮亮已多大年齡?K系取飛船為S’系地球?yàn)镾系，飛船飛出為事件“1”，飛回為事件“2”對(duì)S’系：對(duì)S系：你怎么這樣老了！亮亮S’系老朽71歲了！K系取飛船為S’系地球?yàn)镾系，飛船飛出為事件“1”，飛回為事件“2”對(duì)S系：對(duì)S’系：你怎么這樣老了！老朽71歲了！K’系亮亮因?yàn)榱亮猎诘厍蛏线^了一年，趕回來祝賀的是71歲的明明。1971年國(guó)際上將銫原子鐘放在速度為10-6C的飛機(jī)上環(huán)繞地球飛行，然后與地面上的鐘比較，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)是的鐘慢了。實(shí)際上是一個(gè)廣義相對(duì)論的問題，此分析與廣義相對(duì)論的結(jié)論一致。

這就是雙生子佯謬，明明和亮亮到底是誰年輕呢？人們迷惑不解。有些人用這來攻擊相對(duì)論。其實(shí)不是相對(duì)論有問題。是人們不恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用了相對(duì)論。相對(duì)論只適用于慣性系，飛船一去一回要加速和減速，不是慣性系，因此飛船上的結(jié)論是不正確的。地球上亮亮年老的結(jié)論是正確的。四）因果關(guān)系是絕對(duì)的S系，兩事件時(shí)空坐標(biāo)S’系，兩事件時(shí)空坐標(biāo)因果關(guān)系是絕對(duì)的，不可能顛倒。例1，介子，相對(duì)靜止測(cè)得其壽命是2.6x10－8s，某加速器射出的帶電介子的速度為0.8c運(yùn)動(dòng)，那么在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得