高二物理競賽狹義相對論的時空觀課件

一同時的相對性事件1：車廂后壁接收器接收到光信號.事件2

：車廂前壁接收器接收到光信號.一）同時的相對性(Relativityofsimultaneity)在經(jīng)典物理學中兩件事是否同時，無論從哪個參照系來看，結(jié)論都有是一致的。在相對論中呢？設在S系中，發(fā)生兩件事：YXOY’X’O’處，時刻發(fā)生了一件事，（開燈）處，時刻發(fā)生了一件事，（開燈）若同時：在S’系來看，這兩件事發(fā)生的時間是：即S系認為同時的兩件事，S’系測量是不同時的YXOY’X’O’設在S’系中：即S’系認為同時的兩件事，S系測量是不同時的在S系來看，這兩件事發(fā)生間是：處，時刻發(fā)生了一件事，（開燈）處，時刻發(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，光速為C，故必同時到達車廂的接收器。例：愛因斯坦火車地面的觀測者說：光在火車上先到達左側(cè)的接收器，后到達右邊的接收器那么誰說的對呢？愛因斯坦說都對。因為同時本來就是相對的。二長度的收縮標尺相對系靜止在S系中測量測量為兩個事件要求在系中測量固有長度

當

時.

固有長度：物體相對靜止時所測得的長度.（最長）

洛倫茲收縮:運動物體在運動方向上長度收縮.注意標尺相對系靜止在S’系中測量測量為兩個事件要求在系中測量固有長度

當

時.

固有長度：物體相對靜止時所測得的長度.（最長）

洛倫茲收縮:運動物體在運動方向上長度收縮.

長度收縮是一種相對效應,此結(jié)果反之亦然.注意

例1設想有一光子火箭，相對于地球以速率飛行，若以火箭為參考系測得火箭長度為15m

，問以地球為參考系，此火箭有多長？火箭參照系地面參照系解：固有長度在S系

例2一長為1m

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

Ox

軸的夾角是多少？設想系相對S系的運動速度.解：在

系系同一地點B

發(fā)生兩事件在S

系中觀測兩事件發(fā)射一光信號接受一光信號時間間隔B固有時間：同一地點發(fā)生的兩事件的時間間隔.時間延緩：運動的鐘走得慢

.固有時間系同一地點B

發(fā)生兩事件在S’

系中觀測兩事件發(fā)射一光信號接受一光信號時間間隔B固有時間：相對靜止地點發(fā)生的兩事件的時間間隔.時間延緩：運動的鐘走得慢

.固有時間

3）時，

.1）時間延緩是一種相對效應.2）時間的流逝不是絕對的，運動將改變時間的進程.（例如新陳代謝、放射性的衰變、壽命等.）注意

例3設想有一光子火箭以速率相對地球作直線運動，若火箭上宇航員的計時器記錄他觀測星云用去10min,則地球上的觀察者測得此事用去多少時間？運動的鐘似乎走慢了.解:設火箭為系、地球為S系1966---1967年歐洲原子核研究中心（CERN）對粒子進行了研究。粒子是一種基本粒子，在靜系中測得的壽命為0=2.210-6秒.當其加速到v=0.9966C時,它漂移了八公里.依牛頓定律,壽命不變,故漂移距離為:依相對論:當粒子加速至於0.9966C時,壽命為:故漂移的距離為:與實驗情況吻合得很好!雙生子佯謬.(Twinparadox)一對雙生兄弟:“明明”和“亮亮”,在他們20歲生曰的時候,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動,速度為0.9998C.明明在天上過了一年,回到地球時,亮亮已多大年齡?K系取飛船為S’系地球為S系，飛船飛出為事件“1”，飛回為事件“2”對S’系：對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’系地球為S系，飛船飛出為事件“1”，飛回為事件“2”對S系：對S’系：你怎么這樣老了！老朽71歲了！K’系亮亮因為亮亮在地球上過了一年，趕回來祝賀的是71歲的明明。1971年國際上將銫原子鐘放在速度為10-6C的飛機上環(huán)繞地球飛行，然后與地面上的鐘比較，發(fā)現(xiàn)飛機是的鐘慢了。實際上是一個廣義相對論的問題，此分析與廣義相對論的結(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論。其實不是相對論有問題。是人們不恰當?shù)貞昧讼鄬φ?。相對論只適用于慣性系，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）因果關系是絕對的S系，兩事件時空坐標S’系，兩事件時空坐標因果關系是絕對的，不可能顛倒。例1，介子，相對靜止測得其壽命是2.6x10－8s，某加速器射出的帶電介子的速度為0.8c運動，那么在實驗室中測得