相對論同時性長度時間教案

1、相對論同時性長度時間教案愛因斯坦列車一、同時概念的相對性 由于光速不變，在S系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在S系中不再是同時的了。 在列車中部一光源發(fā)出光信號，在列車中 AB 兩個接收器同時收到光信號， 但在地面來看，由于光速不變，A 先收到，B 后收到 。4. SR中的同時性長度和時間 / 一、同時概念的相對性1. 在 S 系中不同地點同時發(fā)生的兩事件，由在 S 系中這兩個事件不是同時發(fā)生的。4. SR中的同時性長度和時間 / 一、同時概念的相對性2. 在 S 系中相同地點同時發(fā)生的兩事件，由在 S 系中這兩個事件是同時發(fā)生的。4. SR中的同時性長度和時間 / 一、同時概念的相對性3.明

2、確幾點. 在 S 系中不同地點同時發(fā)生的兩事件，在 S 系中這兩個事件不是同時發(fā)生的。.在 S 系中相同地點同時發(fā)生的兩事件，在 S 系中這兩個事件是同時發(fā)生的。.當 vc 時，低速空間“同時性”與參照系無關。4. SR中的同時性長度和時間 / 一、同時概念的相對性.同時性沒有絕對意義。.有因果關系的事件，因果關系不因坐標系變化而改變。無因果關系的事件無所謂誰先誰后。超光速信號違反因果率。當時4. SR中的同時性長度和時間 / 一、同時概念的相對性在S中：先開槍，后鳥死是否能發(fā)生先鳥死，后開槍？由因果律聯(lián)系的兩事件的時序是不會顛倒的前事件1后事件2開槍鳥死在S中：時序: 兩個事件發(fā)生的時間順序

3、。子彈v在S中：在S中4. SR中的同時性長度和時間 / 一、同時概念的相對性播放教學片 CD7 同時的相對性 4. SR中的同時性長度和時間 / 一、同時概念的相對性例.（1）某慣性系中一觀察者，測得兩事件同時刻、同地點發(fā)生，則在其它慣性系中，它們不同時發(fā)生。（3）在某慣性系中同時、不同地發(fā)生的兩件事，在其它慣性系中必不同時發(fā)生。 （2）在慣性系中同時刻、不同地點發(fā)生的兩件事，在其它慣性系中必同時發(fā)生。 正確的說法是：(A) (1).(3) (B) (1).(2).(3)(C) (3) (D) (2).(3) C 4. SR中的同時性長度和時間 / 一、同時概念的相對性二、長度收縮 假設尺子

4、和 S 系以 v 向右運動，在 S 系中同時測量運動的尺子的兩端由有S 系中測量相對靜止的尺子長度為4. SR中的同時性長度和時間 / 二、長度收縮l0 稱為固有長度，即相對物體靜止的參照系所測量的長度。l 稱為相對論長度，即相對物體運動的參照系所測量的長度。4. SR中的同時性長度和時間 / 二、長度收縮3.明確幾點.觀察運動的物體其長度要收縮，收縮只出現(xiàn)在運動方向。.同一物體速度不同，測量的長度不同。物體靜止時長度測量值最大。.低速空間相對論效應可忽略。.長度收縮是相對的，S系看S系中的物體收縮，反之，S系看S系中的物體也收縮。4. SR中的同時性長度和時間 / 二、長度收縮地球上宏觀物體

5、最大速度103m/s，比光速小5個數(shù)量級，在這樣的速度下長度收縮約10-10，故可忽略不計。4. SR中的同時性長度和時間 / 二、長度收縮播放動畫4. SR中的同時性長度和時間 / 二、長度收縮播放教學片 CD7 長度收縮 4. SR中的同時性長度和時間 / 二、長度收縮例1.宇宙飛船相對于地面以速度 v 作勻速直線飛行，某一時刻飛船頭部的宇航員向飛船尾部發(fā)出一個光訊號，經(jīng)過 Dt （飛船上的鐘）時間后，被尾部的接收器收到，則由此可知飛船的固有長度為 A 4. SR中的同時性長度和時間 / 二、長度收縮例2.一固有長度為 L0=90 m的飛船，沿船長方向相對地球以 v =0.80 c 的速度

6、在一觀測站的上空飛過，該站測的飛船長度及船身通過觀測站的時間間隔各是多少？船中宇航員測前述時間間隔又是多少？.4. SR中的同時性長度和時間 / 二、長度收縮4. SR中的同時性長度和時間 / 二、長度收縮三、時鐘延緩1.運動的時鐘變慢 在 S 系同一地點 x 處發(fā)生兩事件。 S 系記錄分別為 t1 和 t2。.兩事件時間間隔t0 固有時間：相對事件靜止的參照系所測量的時間。如在飛船上的鐘測得一人吸煙用了5分鐘。4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩在 S 系測得兩事件時間間隔由在 S 系中觀察 S 系中的時鐘變慢了-運動的時鐘變慢。.4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩

7、 1971年美國科學家在地面對準精度為10-9秒銫原子鐘，把4臺原子鐘放到噴氣式飛機上繞地球飛行一圈，然后返回地面與地面靜止的比較，結果慢了59毫微秒。與相對論值只差用10，后來將原子鐘放到飛船上實驗精度進一步提高。在地面上測得這個人吸煙可能用了8分鐘。4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩2.明確幾點.運動的時鐘變慢。不同系下事件經(jīng)歷的時間間隔不同。時間空間是相互聯(lián)系的。.靜止的時鐘走的最快。固有時間最短。.低速空間相對論效應可忽略。.時鐘變慢是相對的，S系看S系中的時鐘變慢，反之 S系看S系中的時鐘也變慢。4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩a.慢慢.4. SR中的同

8、時性長度和時間 / 三、時鐘延緩 雙生子佯謬4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩1905年10月，德國雜志物理年鑒刊登了一篇關于運動物體的電動力學的論文，它宣告了狹義相對論假說的問世。正是這篇看似很普通的論文，建立了全新的時空觀念，并向明顯簡單的同時性觀念提出了挑戰(zhàn)。由愛因斯坦狹義相對論可以得出運動的物體存在時間膨脹效應,于是, 在1911年4月波隆哲學大會上，法國物理學家P朗之萬用雙生子實驗來質疑狹義相對論的時間膨脹效應，設想的實驗是這樣的：一對雙胞胎，一個留在地球上，另一個乘坐火箭到太空旅行。飛行速度接近光速，在太空旅行的雙胞胎回到地球時只不過兩歲，而他的兄弟早已死去了，因為地

9、球上已經(jīng)過了200年了。 這就是著名的雙生子詳謬。雙生子佯謬說明狹義相對論在邏輯自洽性上還存在不完善的地方。播放CAI4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩播放CAI4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩播放教學片 CD7 時鐘變慢 4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩例：介子的壽命。 介子在實驗室中的壽命為2.1510 6s，進入大氣后 介子衰變，正電子或負電子中微子反中微子速度為0.998c，從高空到地面約 10Km，問： 介子能否到達地面。解1：以地面為參照系 介子壽命延長。用經(jīng)典時空觀 介子所走路程4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩還沒到達地面，就已經(jīng)衰變了。但實際探測儀器不僅在地面，甚至在地下 3km 深的礦井中也測到了 介子。用相對論時空觀 介子所走路程由地面 S 系觀測 介子壽命4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩地面 S 系觀測 介子運動距離解2： 以 介子為參照系運動距離縮短。完全能夠到達地面。S 系 介子所走路程距離縮短，同樣可到達地面。4. SR中的同時性長度和時間 / 三、時鐘延緩例2.觀測者甲和乙分別靜止在兩個慣性參照系 K 和 K 中，甲測得在同一地點發(fā)生的兩個事件間隔為 4s，而乙測得這兩個事件的時間間隔為 5s，求：K 相對于