高二物理竞赛课件：时间延缓和双生子佯谬

1、时间延缓和双生子佯谬时间延缓和双生子佯谬一、时间的延缓运 动 的 钟 走 得 慢B固有时间 ：相对于过程发生地点为静止的参考系中测得的时间间隔(在同一个地点发生)，固有时间最短时间延缓 ：在运动的参考系中观测，事物变化过程的时间间隔变大了( 动钟变慢）时间延缓效应的实验证明接近光速不考虑相对论效应欧洲核子研究中心寿命考虑相对论效应与实际观察结果吻合例题 100km/h速率下的时间延缓效应 100km/h的速率行驶的小车上的司机测得小车在10.00s内行进了一段路程。相对于地面静止的观察者测得的时间间隔为多少？固有时间：小车司机测得的时间相对于地面静止的观察者测得的时间应比司机测得的时间长100

2、km/h=(1.00105m)/(3600s)=27.8m/s 日常生活中的低速运动并不能显示出相对论效应例 在宇宙飞船上阅读杂志 宇宙飞船以恒定0.75c的速率从地球飞向木星，一位乘客在飞船里阅读杂志，她的手表指示阅读时间为10.0分钟。(a) 地球上的钟指示她的阅读时间为多长？（b）阅读过程结束时，宇宙飞船离开地球的距离为多少 ？固有时间：宇宙飞船中测得的从阅读开始到阅读结束所用的时间 10.0分钟地球上的钟指示的时间应比固有时间长在地球参考系中测得飞船飞行的距离若在飞船参考系中观察，测得的飞行距离为多少？从飞船参考系中观察，地球以0.75c的速率远离飞船运动，但时间仅有10.0分钟 在地

3、球参考系中测得飞船飞行的距离除了在时间上会体现相对论效应，空间上也会体现相对论效应，时空是不可分割的二、双生子佯谬佯谬：一个命题看上去是一个错误，但实际上不是 问题的提出：甲和乙是一对20岁的孪生兄弟，甲留在地球上，乙乘高速运动的飞船去太空旅行。当乙返回地球，与甲相见 。甲乙A的观点：飞船以高速离开地球，根据时间延缓效应，地球上时间已过去20年，甲已40；飞船上才过去1年，乙才21。B的观点：地球以高速离开飞船，根据时间延缓效应，飞船上时间已过去20年，乙已40；地球上才过去1年，甲才21。相反的结论 谁对谁错？甲乙两者的观点不可能都正确两者都考虑了狭义相对论的解释狭义相对论是否对两者均适用？

4、狭义相对论仅适用于惯性系甲在地球上，地球为惯性系乙飞船上经历了起飞、降落、转弯等过程，飞船为非惯性系甲的观点正确，即甲比乙年老！36-5 长度收缩时间的量度与参考系有关，长度的量度是否也与参考系有关？地球参考系中观测飞船参考系中观测 固有时间飞船参考系中观测 飞行距离飞船参考系中观测地球参考系中观测从对物体有相对速度的坐标系中测得的沿速度方向的物体长度总比与物体相对静止的坐标系中测得的长度短。这就是长度收缩效应 如果物体相对于观察者运动，观察者对物体两个端点坐标的测量就必须同时进行 。原长：物体相对于观察者静止时测得的长度长度收缩公式（2）尺缩效应只在相对运动方向上发生固有长度最长（1）讨论在 中的观察者在K中的观察者 （3）相对效应 例题 油画的收缩一长方形的油画，高1.00m, 宽1.50m, 挂在宇宙飞船的墙上，飞船以0.90c的速度离开地球。 （a）从宇宙飞船上看，这幅画的面积是多少？（b）从地球上观察，油画的面积为多少？ （a）对飞船上的观察者，油画静止无长度收缩效应 （b）对地球上的观察者，油画作高速运动，观察到运动方向上长度的收缩尺寸：1.00m0.65m 例题 幻想的超级火车一列原长为500m的列车高速行驶，通过长200m的隧道。让我们想象火车的速率极大，从而对地面上的观察者来说，火车恰好与隧道一样长，即火车头从隧道一端出现时最后一