3第三章宏观高速质点运动学解析.pptVIP

S’系的观测者测得光信号往返一次的时间： S， X， S u d S 系的观测者测得光信号往返一次的时间： X S d L a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 花开事件： 花谢事件： 处发生两个事件： 系： （寿命） 在S系中观察者测量花的寿命是多少？ a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 快 慢 ? 弟弟看哥哥手中的花寿命长，即S’系中的的钟较自己的钟走得慢。 . . 哥 哥 结论：对本惯性系做相对运动的钟 （或事物经历的过程）变慢。 哥哥看弟弟手中的花寿命长 a f e 0 . 弟 弟 快 慢 ? 运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征 ? 原时是绝对的，运动时是相对的； 讨论 ③ 几点结论 2) 两地时总是大于原时; 1) 对于所有的参照系,原时最短; 3) S系(静系)中的观测者认为S’系(动系)的钟走慢了----- 时间延缓或动钟变慢效应; 4) 时间延缓或动钟变慢效应是相对的. 5) 时间延缓或动钟变慢效应是光速不变原理的直接结果; 6) 当uc时, , 相对论效应可以忽略. （3）长度的相对性 ① 原长 相对观察者静止时测得的物体长度（也称静长或固有长度）。 棒静止在 系中 静长 棒以极高的速度相对S系运动 S系测得棒的长度值是多少呢？ 同一物体的长度在不同的惯 性系中测量时其长度可能不同。 ②长度收缩或动尺变短效应 物体沿运动方向长度 收缩，或动尺变短 从S’系观测：S系中的 x1点分别经过尺的a 和b 端用时 ，则有 从S系观测：S’系中的尺的a 和b 端分别经过x1 点用时 ，则有 即： 两地时 原时 1）原长最长，动尺变短； 讨论 2）长度收缩只发生在物体的运动方向； 5）长度收缩与时间延缓是等效的；都是 光速不变的直接结果。 3）当uc时, , 相对论效应可以忽略. 4）长度收缩效应是相对的； 例3.1. 带电 ?- 介子是不稳定的，会发生衰变。对于静止的?- 介子，测得平均寿命为2 .6? 10-8 s 。设在实验室里获得一束高速的 介子，它的速度 u = 0.98 c ，试计算?- 介子在衰变前运动的平均距离。 解答： 以粒子产生、衰变为两个事件 两事件发生在同一地点，为原时 【知识点和思路】本题的知识点是考查对固有时和时间延缓效应的理解。固有时是在参考系中同一地点发生的两事件间的时间间隔。因此，在相对?-介子静止的坐标系中的平均寿命为固有时。 粒子系 S′：静止寿命 地面系S：寿命 ?-介子在实验室中的飞行距离 例题：在万米高空有宇宙射线产生的?介子，其速度高达0.998c 。在实验室产生的?介子的静止寿命是2×10-6s。试用相对论说明为什么产生于万米高空的?介子可以来到地面附近。 解：按照经典物理的观点,在万米高空的?介子即使以光速运动, 也无法在其衰变前到达地面. 但是, 按照爱因斯坦狭义相对论观点, 在万米高空的?介子却可以在其衰变前到达地面. 例题：在万米高空有宇宙射线产生的?介子，其速度高达0.998c 。在实验室产生的?介子的静止寿命是2×10-6s。试用相对论说明为什么产生于万米高空的?介子可以来到地面附近。 首先从时间延缓的角度来考虑. 地面参照系的观察者测得?介子的寿命为 这段时间内?介子走过的路程为: 也可以从长度收缩的角度解释. ?介子参照系的观察者测得地面参照系中万米的长度为 而地面则以0.998c 的速度向?介子飞来. 到达?介子处需时为 §3.3 洛仑兹变换 Lorentz transformation P点发生一个物理事件,其时空坐标为: 寻找 重合 两个参考系中相应的坐标值之间的关系 (1)时空坐标变换式 正变换 在洛伦兹变换中时间和空间密切相关，它们不再是相互独立的。 令 则 正变换 逆变换 洛伦兹变换 伽利略变换 发展 ? 讨论 变换无意义 速度有极限！ ? 事件1 事件2 什么关系？ (2) 时空间隔变换式 两事件的时空间隔： 1）从洛仑兹变换看同时性的相对性 设在S系中有两个事件同时（不同地）发生： 在S’系中观测这两个事件有： 两个事件绝对同时的条件是什么？ 在一个参照系中的异地同时事件,在另一个惯性系中一定是不同时的----同时性的相对性 只有在一个参照系中的同地又同时的事件,在另一个惯性系中才一定是同时的。 2）由洛仑兹变换看时间延缓效应 事件1 事件2 设在S’系中的同一地点有两个事件发生： 原时（相对事件发生地静止的时钟测得）最短 观