第三節(jié)狹義相對論的其他結(jié)論

第三節(jié)狹義相對論的其他結(jié)論安陸市第一高級中學(xué)狹義相對論一、狹義相對論的兩個基本假設(shè)：

1、相對性原理：2、光速不變原理：測量技術(shù)：測量物體位置必須用本地尺，測量事件發(fā)生時間必須用本地鐘。1、同時的相對性：1）同地同時是絕對的。2）異地同時是相對的。二、相對論時空觀2、時序的相對性1）有因果關(guān)系的時序是絕對的。2）無因果關(guān)系的時序是相對的。3、尺縮效應(yīng)1）原長和運(yùn)動長度3、尺縮效應(yīng)——縱向效應(yīng)1）.原長和運(yùn)動長度2）.尺縮公式4、鐘慢效應(yīng)1）.固有時和兩地時2）.鐘慢公式(1)相對論的速度疊加

由于時間和空間的相對性，對于物體的速度，在某一慣性系S’內(nèi)觀測，要用S’系的時間和空間坐標(biāo)表示；在另一慣性系S內(nèi)觀測，要用S系的時間和空間坐標(biāo)表示。這樣，速度疊加公式就不再是絕對時空的速度疊加公式了。假如S’和S兩系的坐標(biāo)軸相平行，S’以速度ν沿x軸而運(yùn)動，一質(zhì)點(diǎn)以u’相對S’沿x’軸而運(yùn)動，則相對S，其速度u為這是相對論的速度疊加公式。如果u’＜c，則u＜c；如果u’＝c(光速)，則u＝c．與相對論的時空概念相協(xié)調(diào)。一、相對論的速度變換公式地面上的人看到車上人相對地面的速度為：車對地的速度為v，人對車的速度為u/v

說明：如果車上人運(yùn)動方向與火車運(yùn)動方向相反，則u’取負(fù)值一、相對論的速度變換公式例1地球上一觀察者，看見一飛船A以速度2.5×l08

m／s從他身邊飛過，另一飛船B以速度2.0×l08m／s跟隨A飛行。求：（1）A上的乘客看到B的相對速度；（2）B上的乘客看到A的相對速度。中國航天A中國航天B1u=xvvc2uxux=1.125×108m/s

2.5×108=2.0×1089.0×1016×2.5×1082.0×1081=ux2.0×108m/s

=v2.5×108m/s

解：(1)設(shè)地球?yàn)镵系，飛船A為K′系。由已知條件可知K′系相對K系是速度為飛船B在K系中的速度為飛船B在K′系中的速度為中國航天A中國航天BK′Kuvx

(2)設(shè)地球?yàn)镵系，飛船B為K′系。由已知條件可知K′系相對K系是速度為=ux2.5×108m/s

=v2.0×108m/s

飛船A在K系中的速度為1u=xvvc2uxux=1.125×108m/s

2.0×108=2.5×1089.0×1016×2.0×1082.5×1081飛船A在K′系中的速度為中國航天A中國航天BKuxK′vux′(2).質(zhì)量和速率的關(guān)系

在經(jīng)典物理的概念里，一個物體的質(zhì)量為一常量，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)。但是在相對論理論里，質(zhì)量和運(yùn)動的速度有關(guān)。物體的靜止質(zhì)量m0是一常量，相對任何慣性系均為m0，而物體以速度ν運(yùn)動時，它的(運(yùn)動)質(zhì)量m為質(zhì)量隨速率增加而變大，實(shí)驗(yàn)完全證實(shí)了這個公式。從質(zhì)量和速度的關(guān)系式可以看出，當(dāng)物體速度趨近于光速時，質(zhì)量將趨向無限大。這是不可能的。一切物體的速度都永遠(yuǎn)小于真空中的光速。二、相對論質(zhì)量物體的運(yùn)動速度不能無限增加，那么物體的質(zhì)量是否隨著速度而變化？嚴(yán)格的論證表明，物體高速（與光速相比）運(yùn)動時的質(zhì)量與它靜止時的質(zhì)量之間有下面的關(guān)系：m為運(yùn)動質(zhì)量m0為靜止質(zhì)量微觀粒子的速度很高，它的質(zhì)量明顯的大于靜止質(zhì)量．在研究制造回旋加速器時必須考慮相對論效應(yīng)的影響．1988年，中國第一座高能粒子加速器——北京正負(fù)電子對撞機(jī)首次對撞成功例2如一觀察者測出電子質(zhì)量為2m。，問電子速度為多少？（m。為電子的靜止質(zhì)量）21=v21c20.866vc==23c2m0=v21c2m0解：物體的能量和質(zhì)量之間存在著某種聯(lián)系：物體的能量和質(zhì)量之間存在密切的聯(lián)系，他們的關(guān)系是：愛因斯坦三、質(zhì)能方程這就是著名的質(zhì)能方程質(zhì)能方程表達(dá)了物體的質(zhì)量和它所具有的能量之間的關(guān)系.物體的動能運(yùn)動時的能量靜止時的能量在v＜＜c時的一種近似,這就是動能表達(dá)式．例3設(shè)電子的速度為(1)1.0×106m/s;(2)1.0×108m/s,試計算電子的動能各是多少？如用經(jīng)典力學(xué)公式計算電子動能又各為多少？Emck112=mc02=v21c2mc02mc021()=v21c2mc021=4.55×10-19J=×0.511×106×1.602×10-19()11213001解：(1)按《相對論》計算當(dāng)電子的速度為v1=1.0×106m/s時的動能Emck222=mc02=v21c2mc02mc021()=v21c2mc021=2.79×10-14J=×0.511×106×1.602×10-19()11213.02.0當(dāng)電子的速度為v2=1.0×108m/s時的動能(2)按《經(jīng)典力學(xué)》計算mv12021Ek1==21