時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮課件

3.3時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮3.3.1同時(shí)性的相對(duì)性3.3.2時(shí)間延緩3.3.3長(zhǎng)度收縮3.3時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮1愛因斯坦指明了時(shí)間的測(cè)量與同時(shí)性之間的密切關(guān)系：凡是時(shí)間在里面起作用的我們的一切判斷，總是關(guān)于同時(shí)的事件的判斷。3.3.1同時(shí)性的相對(duì)性

絕對(duì)時(shí)空觀認(rèn)為：如果兩個(gè)事件在某一慣性系中同時(shí)發(fā)生，則在任何其他慣性系中觀測(cè)，這兩個(gè)事件也一定同時(shí)發(fā)生。同時(shí)性的絕對(duì)性

比如我說，“那列火車7點(diǎn)鐘到達(dá)這里”，這大概是說：“我的表的短針指到7同火車的到達(dá)這里是同時(shí)的事件?！睈垡蛩固怪该髁藭r(shí)間的測(cè)量與同時(shí)性之間的密切關(guān)系2在某一慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在其他作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀測(cè)就不一定同時(shí)發(fā)生了。由洛倫茲變換可知，同時(shí)性是相對(duì)的：先發(fā)生后發(fā)生同時(shí)發(fā)生？

3在兩個(gè)慣性系相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向上發(fā)生的兩個(gè)事件，若在一個(gè)慣性系中這兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生，則在另一慣性系中觀測(cè)，總是處于前一個(gè)慣性系運(yùn)動(dòng)后方的事件先發(fā)生。同時(shí)性的相對(duì)性：可用光速不變?cè)斫忉專篠uSABccMxx12不,光先到達(dá)A光同時(shí)到達(dá)A和B

4洛倫茲首先導(dǎo)出洛倫茲變換，相對(duì)性原理也是由龐加萊首先提出的，但是他們都沒有抓住同時(shí)性的相對(duì)性這一關(guān)鍵性、革命性的思想。他們都走近了相對(duì)論，卻沒能創(chuàng)立相對(duì)論。只有26歲的愛因斯坦敢于質(zhì)疑人們關(guān)于時(shí)間的原始觀念，堅(jiān)持同時(shí)性是相對(duì)的，才完成了這一歷史的重任。參考楊振寧先生的講演：“愛因斯坦：機(jī)遇與眼光”洛倫茲首先導(dǎo)出洛倫茲變換，相對(duì)性原理也是由龐加萊5對(duì)不同參考系而言，沿相對(duì)速度方向發(fā)生的同樣的兩個(gè)事件之間的時(shí)間間隔是不同的3.3.2時(shí)間延緩?fù)瑫r(shí)性具有相對(duì)性，設(shè)在S'系中的同一地點(diǎn)x'處，先、后發(fā)生兩個(gè)事件和，時(shí)間間隔。在S系中這兩個(gè)事件一定不同地發(fā)生，時(shí)間延緩效應(yīng)

時(shí)間的量度是相對(duì)的它們的時(shí)間間隔t

：

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時(shí)間延緩效應(yīng)：在一個(gè)慣性系中觀測(cè)，在另一個(gè)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中同地發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔變大。

原時(shí)（固有時(shí)）：在某一參考系中同一地點(diǎn)發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔。在運(yùn)動(dòng)參考系中，這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔：時(shí)間延緩效應(yīng)：原時(shí)最短在涉及某個(gè)參考系中兩個(gè)同地發(fā)生的事件的問題中，一般應(yīng)先確定哪個(gè)是原時(shí)。用代表原時(shí)。時(shí)間延緩效應(yīng)：在一個(gè)慣性系中觀測(cè)，在另一個(gè)作勻速7【例3.2】設(shè)有靜止的許多已經(jīng)校準(zhǔn)的同步鐘（靜鐘），它們的指針走一個(gè)格所用時(shí)間都為1s。如果讓其中的一個(gè)鐘以u(píng)=0.8c的速度相對(duì)靜止觀察者運(yùn)動(dòng)，那么在靜止觀察者看來這個(gè)運(yùn)動(dòng)的鐘（動(dòng)鐘）的指針走一個(gè)格用多少時(shí)間？解

事件1：這個(gè)鐘的指針剛開始轉(zhuǎn)一個(gè)格在相對(duì)鐘靜止的參考系中，事件1、2同地發(fā)生，時(shí)間間隔1s為原時(shí)。事件2：指針轉(zhuǎn)完一個(gè)格在靜止觀察者看來，時(shí)間間隔：【例3.2】設(shè)有靜止的許多已經(jīng)校準(zhǔn)的同步鐘（靜鐘），8在觀察者看來，動(dòng)鐘的指針轉(zhuǎn)一個(gè)格所用的時(shí)間，比本參考系中靜鐘指針轉(zhuǎn)一個(gè)格所用的時(shí)間要長(zhǎng)0.67s。在一個(gè)慣性系中觀測(cè)，在另一個(gè)運(yùn)動(dòng)慣性系中同一地點(diǎn)發(fā)生的任何過程（包括物理、化學(xué)和生命過程）的節(jié)奏要變慢。孿生子佯謬，孿生子效應(yīng)

這純屬時(shí)空的性質(zhì)，而不是鐘的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。動(dòng)鐘和靜鐘的結(jié)構(gòu)完全相同，放在一起時(shí)它們走得一樣快?；蛘哒f：動(dòng)鐘比靜鐘走得慢在觀察者看來，動(dòng)鐘的指針轉(zhuǎn)一個(gè)格所用的時(shí)間，比本9【例3.3】在大氣上層存在大量的稱為子的基本粒子。子不穩(wěn)定，在相對(duì)其靜止的參考系中平均經(jīng)過2.2106s就自發(fā)地衰變成電子和中微子，這一時(shí)間稱為子的固有壽命。盡管子的速率高達(dá)0.998c，但按其固有壽命計(jì)算它從產(chǎn)生到衰變只能平均走過650m的路程。一般產(chǎn)生子的高空離地面8000m左右，為什么在地面可以檢測(cè)到子？

解兩個(gè)事件：子的產(chǎn)生和衰變：原時(shí)在子參考系中，這兩個(gè)事件同地發(fā)生，因此=2.2106s固有壽命【例3.3】在大氣上層存在大量的稱為子的基本粒子。10為固有壽命的16倍，子衰變前平均走的路程：在地面上觀測(cè)，子的壽命：因此，子可以到達(dá)地面。【3.4】證明狹義相對(duì)論符合因果律（自學(xué)）為固有壽命的16倍，子衰變前平均走的路程：在地面上觀測(cè)，11測(cè)出物體兩端的坐標(biāo)，差值x就是物體的長(zhǎng)度（稱為物體的原長(zhǎng)），3.3.3長(zhǎng)度收縮對(duì)靜止物體長(zhǎng)度的測(cè)量：

對(duì)測(cè)量的先后次序沒有要求，可以不同時(shí)測(cè)量物體兩端的坐標(biāo)，t1'

可以不等于t2'。只有同時(shí)測(cè)定物體兩端的坐標(biāo)，t1=t2，差值x才是物體的長(zhǎng)度。對(duì)運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度的測(cè)量：長(zhǎng)度收縮效應(yīng)定義兩個(gè)事件：測(cè)量物體兩端坐標(biāo)

12它們的空間間隔記為l'。

長(zhǎng)度收縮效應(yīng)：在慣性系中觀測(cè)，運(yùn)動(dòng)物體在其運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度要縮短。在某一參考系中沿運(yùn)動(dòng)方向同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件的空間間隔由同時(shí)性的相對(duì)性可知，在其他任何運(yùn)動(dòng)參考系中這兩個(gè)事件一定不同時(shí)發(fā)生對(duì)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)的更普遍說法測(cè)長(zhǎng)最短記為l一般情況：按照洛倫茲變換：測(cè)長(zhǎng)：

13長(zhǎng)度收縮只發(fā)生在物體運(yùn)動(dòng)的方向上，在垂直方向上不收縮長(zhǎng)度收縮純屬時(shí)空性質(zhì)，與在熱脹冷縮現(xiàn)象中所發(fā)生的實(shí)際的收縮和膨脹是完全不同的?？v向收縮，橫向不收縮。長(zhǎng)度收縮與同時(shí)性的相對(duì)性有關(guān)，是不同慣性系之間進(jìn)行時(shí)間測(cè)量的結(jié)果。在涉及某個(gè)參考系中兩個(gè)同時(shí)發(fā)生的事件的問題中，一般應(yīng)先確定哪個(gè)是測(cè)長(zhǎng)。長(zhǎng)度收縮只發(fā)生在物體運(yùn)動(dòng)的方向上，在垂直方向上不收縮長(zhǎng)度14隧道隧道火車【例3.5】一列火車以速度u勻速通過隧道，火車和隧道的原長(zhǎng)相等。在地面（隧道）上看，當(dāng)火車的前端a到達(dá)隧道的A端的同時(shí)，有一道閃光恰好擊中隧道的B端。問此閃光能否擊中火車？（自學(xué)）必須考慮同時(shí)性的相對(duì)性隧道隧道火車【例3.5】一列火車以速度u勻速通過隧道，15愛因斯坦在巴黎法蘭西學(xué)院講演（1922）愛因斯坦在巴黎法蘭西學(xué)院講演（1922）163.3時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮3.3.1同時(shí)性的相對(duì)性3.3.2時(shí)間延緩3.3.3長(zhǎng)度收縮3.3時(shí)間延緩和長(zhǎng)度收縮17愛因斯坦指明了時(shí)間的測(cè)量與同時(shí)性之間的密切關(guān)系：凡是時(shí)間在里面起作用的我們的一切判斷，總是關(guān)于同時(shí)的事件的判斷。3.3.1同時(shí)性的相對(duì)性

絕對(duì)時(shí)空觀認(rèn)為：如果兩個(gè)事件在某一慣性系中同時(shí)發(fā)生，則在任何其他慣性系中觀測(cè)，這兩個(gè)事件也一定同時(shí)發(fā)生。同時(shí)性的絕對(duì)性

比如我說，“那列火車7點(diǎn)鐘到達(dá)這里”，這大概是說：“我的表的短針指到7同火車的到達(dá)這里是同時(shí)的事件?！睈垡蛩固怪该髁藭r(shí)間的測(cè)量與同時(shí)性之間的密切關(guān)系18在某一慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在其他作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀測(cè)就不一定同時(shí)發(fā)生了。由洛倫茲變換可知，同時(shí)性是相對(duì)的：先發(fā)生后發(fā)生同時(shí)發(fā)生？

19在兩個(gè)慣性系相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向上發(fā)生的兩個(gè)事件，若在一個(gè)慣性系中這兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生，則在另一慣性系中觀測(cè)，總是處于前一個(gè)慣性系運(yùn)動(dòng)后方的事件先發(fā)生。同時(shí)性的相對(duì)性：可用光速不變?cè)斫忉專篠uSABccMxx12不,光先到達(dá)A光同時(shí)到達(dá)A和B

20洛倫茲首先導(dǎo)出洛倫茲變換，相對(duì)性原理也是由龐加萊首先提出的，但是他們都沒有抓住同時(shí)性的相對(duì)性這一關(guān)鍵性、革命性的思想。他們都走近了相對(duì)論，卻沒能創(chuàng)立相對(duì)論。只有26歲的愛因斯坦敢于質(zhì)疑人們關(guān)于時(shí)間的原始觀念，堅(jiān)持同時(shí)性是相對(duì)的，才完成了這一歷史的重任。參考楊振寧先生的講演：“愛因斯坦：機(jī)遇與眼光”洛倫茲首先導(dǎo)出洛倫茲變換，相對(duì)性原理也是由龐加萊21對(duì)不同參考系而言，沿相對(duì)速度方向發(fā)生的同樣的兩個(gè)事件之間的時(shí)間間隔是不同的3.3.2時(shí)間延緩?fù)瑫r(shí)性具有相對(duì)性，設(shè)在S'系中的同一地點(diǎn)x'處，先、后發(fā)生兩個(gè)事件和，時(shí)間間隔。在S系中這兩個(gè)事件一定不同地發(fā)生，時(shí)間延緩效應(yīng)

時(shí)間的量度是相對(duì)的它們的時(shí)間間隔t

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時(shí)間延緩效應(yīng)：在一個(gè)慣性系中觀測(cè)，在另一個(gè)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中同地發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔變大。

原時(shí)（固有時(shí)）：在某一參考系中同一地點(diǎn)發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔。在運(yùn)動(dòng)參考系中，這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔：時(shí)間延緩效應(yīng)：原時(shí)最短在涉及某個(gè)參考系中兩個(gè)同地發(fā)生的事件的問題中，一般應(yīng)先確定哪個(gè)是原時(shí)。用代表原時(shí)。時(shí)間延緩效應(yīng)：在一個(gè)慣性系中觀測(cè)，在另一個(gè)作勻速23【例3.2】設(shè)有靜止的許多已經(jīng)校準(zhǔn)的同步鐘（靜鐘），它們的指針走一個(gè)格所用時(shí)間都為1s。如果讓其中的一個(gè)鐘以u(píng)=0.8c的速度相對(duì)靜止觀察者運(yùn)動(dòng)，那么在靜止觀察者看來這個(gè)運(yùn)動(dòng)的鐘（動(dòng)鐘）的指針走一個(gè)格用多少時(shí)間？解

事件1：這個(gè)鐘的指針剛開始轉(zhuǎn)一個(gè)格在相對(duì)鐘靜止的參考系中，事件1、2同地發(fā)生，時(shí)間間隔1s為原時(shí)。事件2：指針轉(zhuǎn)完一個(gè)格在靜止觀察者看來，時(shí)間間隔：【例3.2】設(shè)有靜止的許多已經(jīng)校準(zhǔn)的同步鐘（靜鐘），24在觀察者看來，動(dòng)鐘的指針轉(zhuǎn)一個(gè)格所用的時(shí)間，比本參考系中靜鐘指針轉(zhuǎn)一個(gè)格所用的時(shí)間要長(zhǎng)0.67s。在一個(gè)慣性系中觀測(cè)，在另一個(gè)運(yùn)動(dòng)慣性系中同一地點(diǎn)發(fā)生的任何過程（包括物理、化學(xué)和生命過程）的節(jié)奏要變慢。孿生子佯謬，孿生子效應(yīng)

這純屬時(shí)空的性質(zhì)，而不是鐘的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。動(dòng)鐘和靜鐘的結(jié)構(gòu)完全相同，放在一起時(shí)它們走得一樣快?；蛘哒f：動(dòng)鐘比靜鐘走得慢在觀察者看來，動(dòng)鐘的指針轉(zhuǎn)一個(gè)格所用的時(shí)間，比本25【例3.3】在大氣上層存在大量的稱為子的基本粒子。子不穩(wěn)定，在相對(duì)其靜止的參考系中平均經(jīng)過2.2106s就自發(fā)地衰變成電子和中微子，這一時(shí)間稱為子的固有壽命。盡管子的速率高達(dá)0.998c，但按其固有壽命計(jì)算它從產(chǎn)生到衰變只能平均走過650m的路程。一般產(chǎn)生子的高空離地面8000m左右，為什么在地面可以檢測(cè)到子？

解兩個(gè)事件：子的產(chǎn)生和衰變：原時(shí)在子參考系中，這兩個(gè)事件同地發(fā)生，因此=2.2106s固有壽命【例3.3】在大氣上層存在大量的稱為子的基本粒子。26為固有壽命的16倍，子衰變前平均走的路程：在地面上觀測(cè)，子的壽命：因此，子可以到達(dá)地面?！?.4】證明狹義相對(duì)論符合因果律（自學(xué)）為固有壽命的16倍，子衰變前平均走的路程：在地面上觀測(cè)，27測(cè)出物體兩端的坐標(biāo)，差值x就是物體的長(zhǎng)度（稱為物體的原長(zhǎng)），3.3.3長(zhǎng)度收縮對(duì)靜止物體長(zhǎng)度的測(cè)量：

對(duì)測(cè)量的先后次序沒有要求，可以不同時(shí)測(cè)量物體兩端的坐標(biāo)，t1'

可以不等于t2'。只有同時(shí)測(cè)定物體兩端的坐標(biāo)，t1=t2，差值x才是物體的長(zhǎng)度。對(duì)運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度的測(cè)量：長(zhǎng)度收縮效應(yīng)定義兩個(gè)事件：測(cè)量物體兩端坐標(biāo)