高二物理竞赛狭义相对论的时空观课件

一同时的相对性事件1：车厢后壁接收器接收到光信号.事件2

：车厢前壁接收器接收到光信号.一）同时的相对性(Relativityofsimultaneity)在经典物理学中两件事是否同时，无论从哪个参照系来看，结论都有是一致的。在相对论中呢？设在S系中，发生两件事：YXOY’X’O’处，时刻发生了一件事，（开灯）处，时刻发生了一件事，（开灯）若同时：在S’系来看，这两件事发生的时间是：即S系认为同时的两件事，S’系测量是不同时的YXOY’X’O’设在S’系中：即S’系认为同时的两件事，S系测量是不同时的在S系来看，这两件事发生间是：处，时刻发生了一件事，（开灯）处，时刻发生了一件事，（开灯）YXOY’X’O’火车上的观察者说：光源在火车中点，光速为C，故必同时到达车厢的接收器。例：爱因斯坦火车地面的观测者说：光在火车上先到达左侧的接收器，后到达右边的接收器那么谁说的对呢？爱因斯坦说都对。因为同时本来就是相对的。二长度的收缩标尺相对系静止在S系中测量测量为两个事件要求在系中测量固有长度

当

时.

固有长度：物体相对静止时所测得的长度.（最长）

洛伦兹收缩:运动物体在运动方向上长度收缩.注意标尺相对系静止在S’系中测量测量为两个事件要求在系中测量固有长度

当

时.

固有长度：物体相对静止时所测得的长度.（最长）

洛伦兹收缩:运动物体在运动方向上长度收缩.

长度收缩是一种相对效应,此结果反之亦然.注意

例1设想有一光子火箭，相对于地球以速率飞行，若以火箭为参考系测得火箭长度为15m

，问以地球为参考系，此火箭有多长？火箭参照系地面参照系解：固有长度在S系

例2一长为1m

的棒静止地放在平面内，在系的观察者测得此棒与轴成角，试问从S系的观察者来看，此棒的长度以及棒与

Ox

轴的夹角是多少？设想系相对S系的运动速度.解：在

系系同一地点B

发生两事件在S

系中观测两事件发射一光信号接受一光信号时间间隔B固有时间：同一地点发生的两事件的时间间隔.时间延缓：运动的钟走得慢

.固有时间系同一地点B

发生两事件在S’

系中观测两事件发射一光信号接受一光信号时间间隔B固有时间：相对静止地点发生的两事件的时间间隔.时间延缓：运动的钟走得慢

.固有时间

3）时，

.1）时间延缓是一种相对效应.2）时间的流逝不是绝对的，运动将改变时间的进程.（例如新陈代谢、放射性的衰变、寿命等.）注意

例3设想有一光子火箭以速率相对地球作直线运动，若火箭上宇航员的计时器记录他观测星云用去10min,则地球上的观察者测得此事用去多少时间？运动的钟似乎走慢了.解:设火箭为系、地球为S系1966---1967年欧洲原子核研究中心（CERN）对粒子进行了研究。粒子是一种基本粒子，在静系中测得的寿命为0=2.210-6秒.当其加速到v=0.9966C时,它漂移了八公里.依牛顿定律,寿命不变,故漂移距离为:依相对论:当粒子加速至於0.9966C时,寿命为:故漂移的距离为:与实验情况吻合得很好!双生子佯谬.(Twinparadox)一对双生兄弟:“明明”和“亮亮”,在他们20岁生曰的时候,明明坐宇宙飞船去作一次星际旅游,飞船一去一回作匀速直线运动,速度为0.9998C.明明在天上过了一年,回到地球时,亮亮已多大年龄?K系取飞船为S’系地球为S系，飞船飞出为事件“1”，飞回为事件“2”对S’系：对S系：你怎么这样老了！亮亮S’系老朽71岁了！K系取飞船为S’系地球为S系，飞船飞出为事件“1”，飞回为事件“2”对S系：对S’系：你怎么这样老了！老朽71岁了！K’系亮亮因为亮亮在地球上过了一年，赶回来祝贺的是71岁的明明。1971年国际上将铯原子钟放在速度为10-6C的飞机上环绕地球飞行，然后与地面上的钟比较，发现飞机是的钟慢了。实际上是一个广义相对论的问题，此分析与广义相对论的结论一致。

这就是双生子佯谬，明明和亮亮到底是谁年轻呢？人们迷惑不解。有些人用这来攻击相对论。其实不是相对论有问题。是人们不恰当地应用了相对论。相对论只适用于惯性系，飞船一去一回要加速和减速，不是惯性系，因此飞船上的结论是不正确的。地球上亮亮年老的结论是正确的。四）因果关系是绝对的S系，两事件时空坐标S’系，两事件时空坐标因果关系是绝对的，不可能颠倒。例1，介子，相对静止测得其寿命是2.6x10－8s，某加速器射出的带电介子的速度为0.8c运动，那么在实验室中测得