2022-2023學年高二物理競賽課件：相對論

相對論

相對論洛侖茲坐標變換和速度合成原時和原長，尺縮和時延四維時空，光椎相對論動力學洛侖茲變換：相對于，火車的速度運動的火車中地面上看運動的火車中總結：洛倫茲變換實質：用S時空坐標，求S’時空坐標，反之亦然關鍵：二坐標的相對速度，及坐標表達形式注意：時空不可分割，慣性系等價單純求時空坐標，無需區(qū)分S’和S如果涉及到原長和原時，需要區(qū)分自坐標和它坐標不同視角下的時空，情景模式：操場百米賽跑，時空坐標，汽車上看百米賽跑？火車內百米賽跑，地面上看？北京上海同時開出一列火車，飛船上看運動方向：靜止方向：速度合成：S系速度：相對于S的速度，S的時空坐標求解S’系速度：相對于S’的速度，S’的時空坐標求解同一個對象的速度，在不同的坐標系下的表現!若x速度為零，時延不同的觀察者感受到的速度情景模式：操場百米賽跑，速度？汽車上看，百米賽跑速度？橫看，豎看？兩粒子AB相對運動，在A看，多長時間相撞？在B看，多長時間相撞？速度：信號！B是信號，B在A系統(tǒng)的時空坐標，B的速度A是信號，A在B系統(tǒng)的時空坐標，A的速度兩個關聯(lián)的視角，兩個獨立的對象，僅此而已！確定觀察對象（單個或多個時空坐標，長度或時段），和觀察視角（觀察者），不同的坐標！同一個觀察對象，不同的觀察者，用相對論！不同的觀察對象，不能用相對論變換！洛倫茲時空和速度變換總結：同一個對象的時空坐標、速度，在不同的坐標系下的表現!不同的觀察者感受到的時空坐標、速度原長和原時：靜止（自坐標S’，運動坐標系的內部）的長度和時段靜止的時段（限觀察者不動，要求S’同地）靜止的長度（和S’時間無關，S’不同時不同地）運動的長度（限同時測量）運動的時段（S不同地不同時）S系同時S’系同地：他坐標，自己看別人，別人看自己。：自坐標，自己看自己看運動的對象：地面上看火車里發(fā)生的事情在運動中看對象：火車里看地面上發(fā)生的事情看靜止的對象：地面上看地面上發(fā)生的事情靜止地看對象：火車里看火車里發(fā)生的事情是否運動并不能用來區(qū)分S和S’關鍵在于區(qū)分自和它！牛郎星距地球16光年，宇宙飛船0.97c，飛船上測量，多長時間抵達牛郎星？飛船掠過尺子（地球和牛郎星構成的超長尺子）。飛船，運動的自坐標，同地原時，兩個時間坐標運動時：兩個時空坐標，不同時不同地，尺子（宇宙）參考系，兩個空間坐標（16光年原長），兩個時間坐標（原長/速度），運動時。飛船看時間，原時；尺子看時間，運動時運動時等于原長（可以不同時）除以速度，尺縮=時延！觀察對象：兩個事件（時空坐標），視角：宇宙和飛船兩個時空坐標：飛船過地球，飛船過牛郎星