《大學(xué)物理 第四章－2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)物理 第四章－2（22頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、一、長(zhǎng)度的相對(duì)性一、長(zhǎng)度的相對(duì)性長(zhǎng)度縮短長(zhǎng)度縮短尺相對(duì)尺相對(duì)尺相對(duì)尺相對(duì)kkkk系靜止系靜止系靜止系靜止固有長(zhǎng)度固有長(zhǎng)度固有長(zhǎng)度固有長(zhǎng)度（靜長(zhǎng)度）（靜長(zhǎng)度）（靜長(zhǎng)度）（靜長(zhǎng)度）k k k k系測(cè)得尺的長(zhǎng)度系測(cè)得尺的長(zhǎng)度系測(cè)得尺的長(zhǎng)度系測(cè)得尺的長(zhǎng)度（動(dòng)長(zhǎng)度）（動(dòng)長(zhǎng)度）（動(dòng)長(zhǎng)度）（動(dòng)長(zhǎng)度）o o z z y y x x o ox xy yz z44443 3 3 3 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀同時(shí)測(cè)量同時(shí)測(cè)量長(zhǎng)度縮短公式：長(zhǎng)度縮短公式：長(zhǎng)度縮短公式：長(zhǎng)度縮短公式：結(jié)論：長(zhǎng)度測(cè)量與被測(cè)物體相對(duì)于觀察者的結(jié)論：長(zhǎng)度測(cè)量與被測(cè)物體相對(duì)于觀察者的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，物體

2、在運(yùn)動(dòng)方向長(zhǎng)度縮短了。運(yùn)動(dòng)有關(guān)，物體在運(yùn)動(dòng)方向長(zhǎng)度縮短了。o o z z y y x x o ox xy yz z第二宇宙速度：第二宇宙速度：v=11.2v=11.2 10103 3m/sm/s數(shù)量級(jí)為數(shù)量級(jí)為10104 4m m在宏觀領(lǐng)域，長(zhǎng)度縮短可以忽略！在宏觀領(lǐng)域，長(zhǎng)度縮短可以忽略！說(shuō)明：說(shuō)明：（1）動(dòng)長(zhǎng)度總小于靜長(zhǎng)度，）動(dòng)長(zhǎng)度總小于靜長(zhǎng)度，v ，l（2）vc,ll0 收縮不明顯收縮不明顯(3)垂直于棒運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度不變垂直于棒運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度不變(4)長(zhǎng)度縮短并非物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化長(zhǎng)度縮短并非物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,而是而是一種相對(duì)論效應(yīng)一種相對(duì)論效應(yīng)!解：解：解：解：例例例例:剛性米尺靜止在剛

3、性米尺靜止在kk系并與系并與x x 軸夾角軸夾角=30 30 kk系相對(duì)于系相對(duì)于k k系勻速運(yùn)動(dòng)系勻速運(yùn)動(dòng),在在k k系測(cè)得它與系測(cè)得它與x x軸成軸成45.45.問(wèn)問(wèn)(1)(1)k k系相對(duì)于系相對(duì)于k k系的運(yùn)動(dòng)速度系的運(yùn)動(dòng)速度?(2)(2)在在k k系測(cè)得此棒的長(zhǎng)度系測(cè)得此棒的長(zhǎng)度kkk k K系系:l=1 mk k系與系與x x軸成軸成4545(2)二、二、“同時(shí)同時(shí)”的相對(duì)性的相對(duì)性結(jié)論：同時(shí)性與參考系有關(guān)結(jié)論：同時(shí)性與參考系有關(guān)同時(shí)的相對(duì)性同時(shí)的相對(duì)性結(jié)論：結(jié)論：結(jié)論：結(jié)論：在在在在k k k k系同時(shí)發(fā)生的兩事件，在系同時(shí)發(fā)生的兩事件，在系同時(shí)發(fā)生的兩事件，在系同時(shí)發(fā)生的兩事件

4、，在kkkk系中并不一定同時(shí)。系中并不一定同時(shí)。系中并不一定同時(shí)。系中并不一定同時(shí)。設(shè)：設(shè)：討論：討論：（可以）（可以）（4）對(duì)于）對(duì)于兩個(gè)互不相干時(shí)間：兩個(gè)互不相干時(shí)間：對(duì)于不同的對(duì)于不同的（5）對(duì)于有因果關(guān)系的兩事件，前后順序能否顛倒？）對(duì)于有因果關(guān)系的兩事件，前后順序能否顛倒？（不能）（不能）o ox xy yz z12OOZ Z Y Y X X OOZ Z Y Y X X o ox xy yz z12p1(x1,t1)p2(x2,t2)K系中系中P1(x1,t1)P2(x2,t2)K系中系中有因果關(guān)系的兩事件對(duì)于任意參照系有因果關(guān)系的兩事件對(duì)于任意參照系來(lái)說(shuō)其先后順序不會(huì)發(fā)生變化來(lái)說(shuō)其

5、先后順序不會(huì)發(fā)生變化OOZ Z Y Y X X o ox xy yz z12三、時(shí)間膨脹問(wèn)題三、時(shí)間膨脹問(wèn)題三、時(shí)間膨脹問(wèn)題三、時(shí)間膨脹問(wèn)題o ox xy yz zOOZ Z Y Y X X ABCK系系 K系系 事件事件1AC相碰相碰事件事件2BC相碰相碰時(shí)間膨脹公式：時(shí)間膨脹公式：時(shí)間膨脹公式：時(shí)間膨脹公式：結(jié)論：結(jié)論：結(jié)論：結(jié)論：時(shí)間膨脹效應(yīng)表明了時(shí)間間隔只有相對(duì)時(shí)間膨脹效應(yīng)表明了時(shí)間間隔只有相對(duì)意義，運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢了。意義，運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢了。在某一慣性系中在某一慣性系中在某一慣性系中在某一慣性系中同一地點(diǎn)同一地點(diǎn)同一地點(diǎn)同一地點(diǎn)先后發(fā)生先后發(fā)生先后發(fā)生先后發(fā)生兩事件的時(shí)間間隔兩事件的時(shí)

6、間間隔兩事件的時(shí)間間隔兩事件的時(shí)間間隔 。固有時(shí)間：固有時(shí)間：固有時(shí)間：固有時(shí)間：SklSKl說(shuō)明：說(shuō)明：（1）時(shí)間膨脹效應(yīng)具有相對(duì)性。）時(shí)間膨脹效應(yīng)具有相對(duì)性。若在若在 S 系中同一地點(diǎn)先后發(fā)生兩事件的時(shí)間間隔為系中同一地點(diǎn)先后發(fā)生兩事件的時(shí)間間隔為t（稱為原時(shí)），則同理有稱為原時(shí)），則同理有（2）當(dāng)）當(dāng) v c 時(shí)，有時(shí)，有（3）實(shí)驗(yàn)已證實(shí)：）實(shí)驗(yàn)已證實(shí)：子，子，介子等基本粒子的衰變，當(dāng)它們相對(duì)實(shí)驗(yàn)介子等基本粒子的衰變，當(dāng)它們相對(duì)實(shí)驗(yàn)室靜止和高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其壽命完全不同。室靜止和高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其壽命完全不同。就好象時(shí)鐘變慢了，即就好象時(shí)鐘變慢了，即看人家的鐘慢看人家的鐘慢。歷史上令人困惑的歷史

7、上令人困惑的“雙生子佯謬雙生子佯謬”甲和乙是一對(duì)孿生兄弟，甲在地球，乙乘飛船去太甲和乙是一對(duì)孿生兄弟，甲在地球，乙乘飛船去太空旅行，當(dāng)乙回到地球時(shí)，問(wèn)：甲比乙年輕還是乙比甲空旅行，當(dāng)乙回到地球時(shí)，問(wèn)：甲比乙年輕還是乙比甲年輕？年輕？乙乙比甲年輕！比甲年輕！廣義相對(duì)論證明：廣義相對(duì)論證明：在非慣性參考系中時(shí)間流逝的慢！在非慣性參考系中時(shí)間流逝的慢！1971年實(shí)驗(yàn)：年實(shí)驗(yàn)：兩只相同的銫原子鐘，一只靜止在地面，兩只相同的銫原子鐘，一只靜止在地面，另一只放在飛船上沿赤道向東繞地球一周回到地面，發(fā)現(xiàn)另一只放在飛船上沿赤道向東繞地球一周回到地面，發(fā)現(xiàn)飛船上的鐘比地面的鐘慢飛船上的鐘比地面的鐘慢59ns！生

8、命在于運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)使人年輕！生命在于運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)使人年輕！1966年用年用子作了一個(gè)類似于雙生子旅游的實(shí)驗(yàn)，讓子作了一個(gè)類似于雙生子旅游的實(shí)驗(yàn)，讓子子沿一直徑為沿一直徑為14米的圓環(huán)運(yùn)動(dòng)再回到出發(fā)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明米的圓環(huán)運(yùn)動(dòng)再回到出發(fā)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的子的確比靜止的子的確比靜止的子壽命更長(zhǎng)。子壽命更長(zhǎng)。例、例、例、例、靜系中靜系中 子的平均壽命為子的平均壽命為=2.2=2.2 1010-6-6秒。速度為秒。速度為v=0.998Cv=0.998C的的 子能否子能否通過(guò)的距離為通過(guò)的距離為9.5km9.5km的大氣層。的大氣層。解：解：解：解：按經(jīng)典力學(xué)按經(jīng)典力學(xué)方法一方法一方法一方法一：按

9、相對(duì)論力學(xué)按相對(duì)論力學(xué)（考慮動(dòng)鐘變慢效應(yīng)）（考慮動(dòng)鐘變慢效應(yīng)）所以可以穿透大氣層所以可以穿透大氣層地面觀測(cè)不到！地面觀測(cè)不到！方法二方法二方法二方法二（考慮長(zhǎng)度縮短效應(yīng)）（考慮長(zhǎng)度縮短效應(yīng)）所以可以穿透大氣層所以可以穿透大氣層例題：一飛船以例題：一飛船以0.80c相對(duì)于地球作勻速直線運(yùn)相對(duì)于地球作勻速直線運(yùn)動(dòng)，宇航員測(cè)得飛船長(zhǎng)動(dòng)，宇航員測(cè)得飛船長(zhǎng)30m，從船尾發(fā)射一粒從船尾發(fā)射一粒子擊中船頭的靶子，宇航員測(cè)的經(jīng)歷的時(shí)間為子擊中船頭的靶子，宇航員測(cè)的經(jīng)歷的時(shí)間為2.010-7s。問(wèn)在地球的觀察者看來(lái)，下述量是問(wèn)在地球的觀察者看來(lái)，下述量是多大？（多大？（1）飛船長(zhǎng)（）飛船長(zhǎng)（2）粒子發(fā)射到中靶所用）粒子發(fā)射到中靶所用時(shí)間？飛行距離？時(shí)間？飛行距離？（3）粒子速度粒子速度解：解：（1）飛船長(zhǎng)：）飛船長(zhǎng)：（2）經(jīng)歷時(shí)間）經(jīng)歷時(shí)間飛行距離：飛行距離：（3）粒子速度）粒子速度