第七章相对论

第七章相对论内容摘要：

性系中同时发生于同一时刻 ， 不同地点的两事件 ， 在其它惯性系看来是 （ 1） 同时事件； （ 2）不同时事件。 结束选择 小议链接 2 请在放映状态下点击你认为是对的答案 在某惯性系中同时发生于同一时刻 ， 不同地点的两事件 ， 在其它惯性系看来是 （ 1） 同时事件； （ 2）不同时事件。 结束选择 长度收缩 固有长度 在任一惯性系中，测得相对于该系 静止 的物体的长度 非固有长度 在任一惯性系中，测得相对于该系 运动 的物体的长度 两端同时读数 在 系上测得相对于 系运动的 系上的静物长度 例如： 两端同时读数 或 在 系上测得相对于 系运动的 系上的静物长度 相对论结果： 续 两种情况均得 即 因 故 结论： 对观测惯性系作相对运动的物体，在运动方向上，其长度比相对静止时的长度要短。 这种相对论效应有时又简述为： 运动的尺子变短了。 的推导 两端同时读数 两端同时读数 两端同时读数 两端同时读数 上看 在 是向 的 负方向运动 小结 原长 （固有长度） 最长 原时 （固有时间） 最短 时间延缓 长度收缩 相对论因子 例 一火箭长 10m , 以 v = 3 km . s1 的速度飞行，在运动方向上，火箭缩短 _______ m. 欲使火箭收缩到原长的一半，应以 v =_______ km . s1 的速度飞行。 此值约为 5个氢原子的直径。 因此对 的低速情况，可不考虑相对论效应。 10m v = 3 km . s1 解得 5 10 10 (m) 若 则 即 得 105 (km . s1) 例 问 ： 车过桥时 是否认为桥长可容纳全车长。 看来又如何。 假设 : 固有长度 车 桥 在 看来：桥静车动。 桥长是固有长度 桥 车长是相对论长度 车 车 (m) 认为，桥长可容纳全车长。 在 看来：车静桥动。 车长是固有长度 车 桥长是相对论长度 桥 桥 (m) 认为，桥长 不 能容纳全车长。 200 m 200 m 例 = c 系中一等腰直角三角形 边长的固有长度如图所示 问 ： 观察到的是怎样的图形。 沿运动方向 的边长相对论长度为 而垂直运动方向的边长无缩短 观察到的图形是 由此还可进一步算出角度和面积的变改。 例 天线 天线长度、姿态 天线在 系的 轴向的投影 在 系观察： 运动方向上有长度收缩效应 垂直运动方向上长度无收缩 tan 将已知数据代入解得 (m), 63 26 例 某 高能物理实验室测得一种不稳定性粒子 p177。 介子的结果如下： 固有寿命 (177。 ) 10 – 8 s 粒子 沿实验室坐标的 X 轴方向 作高速运动 速率 c 从产生到衰亡走过的距离 m 实验值与相对论预言值的符合程度如何。 从长度收缩效应评估 (m) 理论值 (m) 理论值 (m) 百分误差 % 从时间延缓效应评估 10 8 (s) 理论值 10 8 (s) 理论值 10 8 (s) 百分误差 % 第四节 concept of special relativity dynamics 7 4 牛顿力学的困难 牛顿力学的困难 牛顿第二定律 经典力学认为，物体的质量 是恒定的，与运动速度无关。 若在恒力的作用下，物体的加速度 亦恒定。 若作用时间足够长， 物体的运动速度，可以超过真空中的光速。 这一结论，与伽利略的速度合成法则可能导致超光速的 结论一样，都没有任何实验依据。 并且，被越来越多的实验事实所否定。 经典力学在高速领域遇到了不可克服的困难。 质速关系式 0 1 10 8 2 4 6 相对论认为，物体的质量 不等与物体的运动速度大小 有关， 物体的 静止质量 运 动 物体的 质量 物 体的运动速度大小 增大 则 增大 接近光速 则 趋于无穷大 因此，物体不可能被加速到超光速 这一个重要的自然定律，已被大量现代物理实验所证实。 质 速 关系式 质速关系推导 的静止质量均为 设 （对 ） （对 ） （对 ） 对指定坐标系 的大小相等 不考虑重力 而且两球发生 完全 非 弹性碰撞 （碰后粘合成一体） 动量守恒 质量守恒 洛仑兹速度变换 推导基本思想 续 对 系 对 系 动 静 动 静 的大小、方向待求，暂设为正向 的大小、方向待求，暂设为正向 粘。