《大学物理精品课件-华南理工》狭义相对论.pptVIP

2) 按照相对的观点, 会不会弟弟看自己是少年, 而哥哥是老翁了呢? －－－孪生子佯谬(twin paradox) 答案：不会 原因：实际上,天(航天器)、地(地球)两个参考系是不对称的, 地---可以是一个惯性系；天---不是惯性系, 有加速度, 故能返回, 否则他将一去不复返, 兄弟永别了。 这超出狭义相对论的范围, 需用广义相 对论讨论(广义相对论讨论有严格的证明, 实验证明见上： Cs原子钟)。 所以：Twin effect 而非Twin Paradox ♀试试看:有加速度的那个人变年轻了。按此道理,若人相对地面多作加速运动, 生命过程将进行得缓慢一些, 不易 衰老, 对身体会有好处。 二、长度的收缩 S’系以速度v相对于S系运动，一细静止于S‘系，并沿ox’轴放置。S’系中观察者测得细棒的长度为 通常把观察者相对于棒静止时所测得的长度称为棒的固有长度 l0 用S系的坐标表示 同时测量 相对观察者静止，其长度的测量值最大；当它运动时，在运动方向上物体的长度要缩短。 x A′ B′ x1 B′ A′ 例3、固有长度为5m的飞船以v＝9×103m/s的速率相对于地面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度是多少？ 解：根据长度收缩公式 带入数据 其差别是很难测出的。 三、时间的延缓 S‘系中处有一静止的钟，两事件发生在同一地点x’，对应的时刻分别为t1‘、t2’，于是在S‘系的钟所记录两事件的时间间隔 D t’= t2‘ -t1‘ 称为固有时间 D t0。 S系中 结论： 在S‘系所记录的同一地点发生的两个事件的时间间隔小于S系所记录两事件的时间间隔—— S 系的钟记录S‘系同一地点发生的两个事件的时间间隔，比S‘系的钟所记录该两事件的事件间隔要长些，即运动的钟变慢——时间延缓效应。 同样从S‘系看S系的钟，也认为运动着的钟走慢了。 例2、宇宙射线中有μ子，，其速率v=0.998c，其固有寿命τ=2╳10-6 s. 求地面上测量,μ子衰变前走过的距离。 解：地面上测量的为膨胀时，由已知数据有 γ=15.82 故行程 l =v Δt = 0.998cγτ = 9500m 此行程可使μ子穿过大气层到达地球表面，实验结果的确如此。 例4、一飞船以v=9×103m/s的速率相对与地面匀速飞行。飞船上的钟走了5s，地面上的钟经过了多少时间？ 解：根据公式 带入数据 飞船的时间膨胀效应实际上也是很难测出的。 例5、带正电的?介子是一种不稳定的粒子，当它静止时，平均寿命为2.5×10-8s，之后即衰变成一个?介子和一个中微子，会产生一束?介子，在实验室测得它的速率为v=0.99c，并测得它在衰变前通过的平均距离为52m，这与测量结果是否一致？ 解：若用平均寿命?t’=2.5 ×10-8s和v相乘，得7.4m,与实验结果不符。考虑相对论的时间膨胀效应， ?t’是静止?介子的平均寿命，是固有时间，当?介子运动时，在实验室测得的平均寿命应是： 实验室测得它通过的平均距离应该是：vΔt=53m,与实验结果符合得很好。 狭义相对论的时空观： 狭义相对论指出了时间和空间的量度与参考系的选择有关。时间与空间是相互联系的，并与物质有着不可分割的联系。不存在孤立的时间，也不存在孤立的空间。 1901年德国物理学家考夫曼（Kaufmann）利用镭的放射性衰变中?射线的高能电子作实验，发现随速度增加，电子越来越难以加速?m 越来越大。 理论曲线 实验数据 电子加速运动实验 第二宇宙速度 11.2 kms-1 第三宇宙速度 17.1 kms-1 高能粒子速度接近 c 0 2 4 6 8 321 实验？ 24-4 相对论动量和质量 一、动量和速度的关系 1、相对论性动量 动量定义 2、相对论性质量 静质量 光子静止质量为零； 当质点的速度远小于光速时，其相对论性质量近似等于其静质量。 (1) 质量m和速率? 有关(相对于测量m所在的参考系的速度, 不是参考系的相对速度u) 。 质量和参考系的选择有关。 (2) ??? m ?, 速度越大惯性就越大, 越不易改变原来的运动状态。 (3)? c时, m将为虚数,无意义, c是一切物体速度的极限。(与洛仑兹变换所得结论一致) (4)对于光子, 速度为c ,而m又不可能为无限大 , 所以光子的静止质量m0 = 0 (5)如 ? c ,则m ? m0回到牛顿力学情况,符合“ 对应原理”。 讨论 二、狭义相对论力学的基本方程 狭义相对 论力学的 基本方程 1、相对论的力学方程 2、动量守恒定律 * 狭义相对论的基本原理 狭义相对论的