大學(xué)物理教學(xué)課件：IV_第16章 狹義相對(duì)論2a

1、一一 同時(shí)的相對(duì)性同時(shí)的相對(duì)性 事件事件 1 :車(chē)廂車(chē)廂后后壁接收器接收到光信號(hào)壁接收器接收到光信號(hào). 事件事件 2 :車(chē)廂車(chē)廂前前壁接收器接收到光信號(hào)壁接收器接收到光信號(hào). v x y o 12 12 3 6 9 12 3 6 9 S 系系 ( 地面參考系地面參考系 ) 事件事件 2 ),( 2222 tzyx ),( 1111 tzyx事件事件 1 設(shè)設(shè) S系中系中x1 1、x2 2兩處發(fā)生兩事件兩處發(fā)生兩事件,時(shí)間時(shí)間 間隔為間隔為 .問(wèn) 問(wèn) S系中這兩事件系中這兩事件 發(fā)生的時(shí)間間隔是多少？發(fā)生的時(shí)間間隔是多少？ 12 ttt 1 ttt 2 x y o 12 x y o v 12 3

2、 6 9 12 3 6 9 12 3 6 9 ),( 1111 tzyx 系系 (車(chē)廂參考系車(chē)廂參考系 ) ),( 2222 tzyx S 在一個(gè)慣性系同在一個(gè)慣性系同 時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件， 在另一個(gè)慣性系是在另一個(gè)慣性系是 否同時(shí)否同時(shí)? )( 2 x c tt v )( 2 x c tt v )tx( tx xv v 2 1 yy zz )x c t( x c t t 2 2 2 1 v v cv 2 11 討論討論 -不同時(shí)不同時(shí) -不同時(shí)不同時(shí) 2 同地不同時(shí)同地不同時(shí) 0 0tx 1 同時(shí)不同地同時(shí)不同地 00tx )( 2 x c tt v -在在SS系中系中 x

3、c u t 2 時(shí)時(shí) -同時(shí)同時(shí) -不同時(shí)不同時(shí) 討論討論 3 同時(shí)同地同時(shí)同地 0 0tx 4 不同時(shí)不同地不同時(shí)不同地 00tx )( 2 x c tt v -在在SS系中系中 -同時(shí)同時(shí) 例外：例外： 結(jié)論結(jié)論 同時(shí)性具有相對(duì)意義同時(shí)性具有相對(duì)意義 沿兩個(gè)慣性系運(yùn)動(dòng)方向，沿兩個(gè)慣性系運(yùn)動(dòng)方向，不同地點(diǎn)不同地點(diǎn) 發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中 是是同時(shí)同時(shí)的，在另一慣性系中觀察則的，在另一慣性系中觀察則不同不同 時(shí)時(shí)，所以同時(shí)具有，所以同時(shí)具有相對(duì)相對(duì)意義；只有在意義；只有在同同 一地點(diǎn)一地點(diǎn)，同一同一時(shí)刻發(fā)生的兩個(gè)事件，在時(shí)刻發(fā)生的兩個(gè)事件，在 其他

4、慣性系中觀察也是其他慣性系中觀察也是同時(shí)同時(shí)的的. 長(zhǎng)度長(zhǎng)度的測(cè)量和的測(cè)量和同時(shí)性同時(shí)性概念密切相關(guān)概念密切相關(guān) 二二 長(zhǎng)度的收縮長(zhǎng)度的收縮( (動(dòng)尺變短動(dòng)尺變短) ) x y o z s 1 x 2 x 0 l y x v o z s 1 x 2 x 棒沿棒沿 軸對(duì)軸對(duì) 系靜止放置系靜止放置,在在 系中系中同時(shí)同時(shí)測(cè)得兩測(cè)得兩 端坐標(biāo)端坐標(biāo) 21, x x x O S S 120 xxl則棒的則棒的固有長(zhǎng)度固有長(zhǎng)度為為 固有固有長(zhǎng)度：物體相對(duì)靜止時(shí)所測(cè)得的長(zhǎng)長(zhǎng)度：物體相對(duì)靜止時(shí)所測(cè)得的長(zhǎng) 度度 .（最長(zhǎng)最長(zhǎng)） 問(wèn)問(wèn) 在在S系系 中測(cè)得棒有中測(cè)得棒有 多長(zhǎng)多長(zhǎng)? x y o z s 1 x 2

5、 x 0 l y x v o z s 1 x 2 x lxx txtxxxl )()( 12 12120 vv 設(shè)設(shè) 在在S系中某時(shí)刻系中某時(shí)刻 t 同時(shí)測(cè)得同時(shí)測(cè)得棒兩端坐標(biāo)為棒兩端坐標(biāo)為x1、 x2，則，則S系中測(cè)得棒長(zhǎng)系中測(cè)得棒長(zhǎng) l= x2 - x1， l與與l0的關(guān)系為：的關(guān)系為： )tx( tx xv v 2 1 結(jié)論結(jié)論 長(zhǎng)度具有長(zhǎng)度具有相對(duì)相對(duì)意義意義 討論討論 0 l l 1 長(zhǎng)度收縮長(zhǎng)度收縮 ll0 V 2 如將物體固定于如將物體固定于 系系, ,由由 系測(cè)量系測(cè)量, ,同同 樣出現(xiàn)長(zhǎng)度收縮現(xiàn)象樣出現(xiàn)長(zhǎng)度收縮現(xiàn)象. S S 物體對(duì)觀察者向何處運(yùn)動(dòng)物體對(duì)觀察者向何處運(yùn)動(dòng), ,

6、觀察者觀觀察者觀 測(cè)到在該方向上其長(zhǎng)度收縮測(cè)到在該方向上其長(zhǎng)度收縮. 例例1 長(zhǎng)為長(zhǎng)為 1 m 的棒靜止地放在的棒靜止地放在 平面內(nèi)，在平面內(nèi)，在 系的觀察者測(cè)得此棒與系的觀察者測(cè)得此棒與 軸成軸成 角，試問(wèn)從角，試問(wèn)從 S 系的觀察者來(lái)看，系的觀察者來(lái)看， 此棒的長(zhǎng)度以及棒與此棒的長(zhǎng)度以及棒與 Ox 軸的夾角是多少？軸的夾角是多少？ 設(shè)設(shè) 系相對(duì)系相對(duì) S 系的運(yùn)動(dòng)速度系的運(yùn)動(dòng)速度 . 23cv 45 yxO xO S S v x x y y o o x l y l m1l 解解 在在 系系 ,45 S m2/2 yx ll23cv m79. 0 22 yx lll 43.63arctan

7、x y l l m2/2 yy ll 在在 S 系系 4 2ll l x x v x x y y o o x l y l 三三 時(shí)間的延緩時(shí)間的延緩( (動(dòng)鐘變慢動(dòng)鐘變慢) ) y x x y v o o s s d B 12 3 6 9 ), ( 1 tx發(fā)射光信號(hào)發(fā)射光信號(hào) ), ( 2 tx 接受光信號(hào)接受光信號(hào) cdttt2 12 時(shí)間間隔時(shí)間間隔 s系 系同一同一地點(diǎn)地點(diǎn) B 發(fā)生兩事件發(fā)生兩事件 x y o s d 12 3 6 9 12 3 6 9 1 x 2 x 12 3 6 9 在在 S 系中觀測(cè)兩事件系中觀測(cè)兩事件 ),(),( 2211 txtx )( 2 11 c x

8、tt v )( 2 22 c x tt v ) ( 2 c x tt v 12 tttt 0 x tt x y o s d 12 3 6 9 12 3 6 9 1 x 2 x 12 3 6 9 y x x y v o o s s d B 12 3 6 9 2 1 t t 固有固有時(shí)間時(shí)間 ：同一同一地點(diǎn)地點(diǎn) 發(fā)生的發(fā)生的兩兩事件的時(shí)間事件的時(shí)間 間隔間隔 . 時(shí)間延緩時(shí)間延緩 ：運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng) 的鐘走得慢的鐘走得慢 . 0 ttt 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀 ( (1) ) 兩個(gè)事件在不同的慣性系看來(lái)，兩個(gè)事件在不同的慣性系看來(lái)， 它們的空間關(guān)系是相對(duì)的，時(shí)間關(guān)系也它們的空間關(guān)系是相對(duì)的，時(shí)間關(guān)系也 是相對(duì)的，只有將空間和時(shí)間聯(lián)系在一是相對(duì)的，只有將空間和時(shí)間聯(lián)系在一 起才有意義起才有意義. ( (2) )時(shí)時(shí)空不互相獨(dú)立，而是不可分空不互相獨(dú)立，而是不可分 割的整體割的整體. ( (3) )光速光速 C 是建立不同慣性系間時(shí)空是建立不同慣性系間時(shí)空 變換的紐帶變換的紐帶. 例例3 設(shè)想一光子火箭以設(shè)想一光子火箭以 速率相對(duì)地球作直線運(yùn)動(dòng)速率相對(duì)地球作直線運(yùn)動(dòng) ，火箭上宇航，火箭上宇航 員的計(jì)時(shí)器記錄他觀測(cè)星云用去員的計(jì)時(shí)器記錄他觀測(cè)星云用去 10