第6章3时间、长的相对性.doc

3．时候、长度的相(Xiang)对性学 习 目 标知 识 脉 络1.理解同时的相对性．(难点)2.知道时候距离的相对性和长度的相对性．(重点、难点)3.知道时候和空间不是离开物质而零丁存在.同 时 的 相 对 性 和 运 动 时 钟 的 变 慢 1．“同时〞的相对性(1)绝对时空不雅在统一个惯性系中分歧地址同时发生的两个事务，在另一个惯性系中不雅察也是同时的，即时候是绝对的．(2)相对论的时空不雅“同时〞具有相对性，即在统一个惯性系中分歧地址同时发生的两个事务，在另一个惯性系中不雅察可能是分歧时的．2．活动时钟的变慢(1)绝对时空不雅某两个事务，在分歧的惯性系中不雅察，它们的时候距离老是一样的．(2)相对论的时空不雅某两个事务，在分歧的惯性参考系中不雅察，它们的时候距离是分歧的，惯性系速度越年夜，惯性系中的时候进展得越慢．(3)相对论的时候变换公式设(She)τ暗示静止的惯(Guan)性系中不雅测的时候距离，τ0暗示以u活动的参考系中不雅察同样两事务的时候距离，那么它们的关系是：τ＝.1．按照相对论的时空不雅，“同时〞具有相对性．(√)2．高速飞翔的火箭中的时钟要变慢．(√)3．在高速世界中，活动的时钟会变慢，而在低速世界中这种效应可以忽略．(√)1．以任何速度活动，时候延缓效应都很显著吗？【提醒】　不是．当u→c时，时候延缓效应显著；当u≪c时，时候延缓效应可忽略．2．为什么在日常糊口中我们发觉不到参考系中同时的相对性呢？在什么环境下，相对论效应比拟较着？【提醒】　在日常平凡糊口中，物体活动的速度都很是小，与光速c比拟均可忽略，是以我们发觉不到同时的相对性，相对论的所有用应都不较着，但在参考系速度接近光速(一般都需0.9c以上)时，相对论效应就较着表示出来了．1．同时的相对性(1)经典物理学认为假如两个事务在一个参考系中是同时发生的，那么在另一个参考系中不雅察也必然是同时发生的．即同时是绝对的，与地址的惯性参考系无关．(2)狭义相对论的时空不雅认为同时是相对的，即在一个惯性系中分歧地址同时发生的两个事务，在另一个惯性系中不必然是同时的．(3)对“同时〞相对性的理解如图6­3­1所示，某列车车厢的中心发出一个闪光，颠末某段时候达到前后两壁(事务A和B)，设车厢长度为2L.地面上有一不雅察者以速度v自左向右活动．图(Tu)6­3­1对车内的不雅察者来说：光达(Da)到前、后两壁的时候tA＝tB＝，即事务A和B同时发生．对地面不雅察者来说：光相对不雅察者的速度巨细仍然为光速c，所以向左传布的光相对地面的速度为c＋v，向右传布的光相对地面的速度为c－v.tA＝，tB＝，tA＜tB，事务A先发生．所以在静止的不雅察者看来是同时发生的两个事务，在活动的不雅察者看来不再同时，沿着活动标的目的位置靠前的事务A先发生，沿着活动标的目的位置靠后的事务B后发生．2．活动时钟变慢(时候延缓)某两个事务在分歧的惯性参考系中不雅察，它们的时候距离纷歧样．设与事务发生者相对静止的不雅察者测出两事务发生的时候距离为τ0，与事务发生者相对活动的不雅察者测得两事务发生的时候距离为τ，那么τ＝.对时候延缓效应的理解：(1)时候延缓效应的来历是光速不变道理．(2)时候延缓效应是时空的一种属性．在活动参考系中的时候节拍变迟缓了．(一切物理过程、化学过程、甚至不雅察者本身的生命节拍变慢了)(3)固有时候：在某个参考系中，统一地址先后发生了两个事务，用固定在该参考系中的钟来测定两事务的时候距离称为两事务的静止时候或固有时候，也称原时．(4)日常糊口中的时候延缓效应可以忽略，在活动速度接近光速时，那么变得出格主要．1．在一惯性系中不雅测，有两个事务同时分歧地，那么在其他惯性系中不雅察，成果不准确的选项是(　　)A．必然同时B．可能同时C．不(Bu)成能同时，但可能同地D．不成(Cheng)能同时，也不成能同地E．可能分歧时【谜底】　ACD2．一飞船以u＝9×103 m/s的速度相对于地面飞翔，飞船上的钟走了5 s，用地面上的钟测量，颠末了多长时候？【解析】　此问题就是在分歧参考系中测量时候的问题．u＝9×103 m/s，Δt′＝5 s，由时候延缓效应，得Δt＝≈5.000 000 002 s.【谜底】　5.000 000 002 s应用相对论“效应〞解题的一般步调1．应该经由过程审题确定研究对象及研究对象的活动速度．2．明白求解的问题，即明白求解的是静止参考系中的不雅察成果，仍是活动参考系中的不雅察成果．3．应用“时候延缓效应公式〞进展计较．长 度 的 相 对 性 1．长度的相对性(1)绝对时空不雅一条杆的长度不会因为不雅察者是否与杆做相对活动而分歧，即空间也是绝对的．(2)相对论的时空不雅“长度〞也具有相对性，一条沿自身长度标的目的活动的杆，其长度总比静止的长度小，但在垂直于杆的活动标的目的上，杆的长度不变．(3)相对论的长度变换公式设相对于杆静止的不雅察者认为杆的长(Chang)度为l0，与杆有相对(Dui)活动的人认为杆的长度为l，杆相对于不雅察者的速度为u，那么l，l0，v的关系是：l＝l0.2．相对论的时空不雅时候和空间不克不及离开物质和物质的活动状况．时候变慢，空间的长度会变短，这都与物质的活动速度有关．1．相对论时空不雅认为，活动的杆比静止的杆长度年夜．(×)2．相对论时空不雅认为，“长度〞也具有相对性．(√)3．当物体活动的速度接近光速c时，“时候膨胀〞和“长度缩短〞效应才较着．(√)1．尺子沿任何标的目的活动其长度都缩短吗？【提醒】　尺子沿其长度标的目的活动时缩短，在垂直于活动标的目的长度不变．2．相对论的时候变换公式和长度变换公式，合用前提是什么？【提醒】　合用于高速活动的物体．1．长度的相对性(长度缩短)的理解不雅察者与被测物体有相对活动时，长度的测量值等于其原长的 倍，即物体沿活动标的目的缩短了，这就是洛伦兹缩短(长度缩短)．(1)不雅察活动的物体其长度要缩短，缩短只出如今活动标的目的．固有长度值最年夜．如图6­3­2所示．图6­3­2(2)低速空间相对论效应可忽略．(3)长度缩短是相对的，K系认为静止在K′系中的尺缩短，反之，K′系认为静止在K系中的尺缩短．2．时空相对性的验证时空相对性的最早证据跟宇宙线的不雅测有关．如μ子，寿命为3.0 μs宇宙(Zhou)线中的μ子速度约为0.99c，μ子生成的高度低至十几千米、高至几百千米，固然它只能飞翔约890 m，但现(Xian)实上，地面不雅测到的宇宙线中有很多μ子，对此现象诠释如下：从地面不雅察者来看，μ子在以接近光速的速度活动，它的寿命比与μ子静止的参考系中的3.0 μs要长得多，在如许长的时候内，很多μ子可以飞到地面．从与μ子一路活动的不雅察者来看，μ子寿命仍是3.0 μs，但年夜地正向他劈面而来，是以年夜气层的厚度比地面上的测量值小得多，很多μ子在衰变为其他粒子前可以飞过如许的距离 ．3．某宇航员要到离地球5光年的星球上去观光，假如但愿把这旅程缩短为3光年，那么他所乘飞船相对地球的速度为________．【解析】　由l＝l0得，3＝5，解得v＝0.8c.【谜底】　0.8 c4．地面上长100 km的铁路上空有一火箭沿铁路标的目的以30 km/s的速度擦过，那么火箭上的人看到铁路的长度应该为几多？假如火箭的速度达到0.6 c，那么火箭上的人看到的铁路的长度又是几多？【解析】　当火箭速度较低时，长度根本不变，仍是100 km.当火箭的速度达到0.6c时，由相对论长度公式l＝l0代入响应的数据解得：l＝100× km＝80 km.【谜底】　100 km　80 km应用相对论“效应〞解题的一般步调1．应该经由过程审题确定研究对象及研究对象的活动速度．2．明白求解的问题，即明白求解的是静止参考系中的不雅察成果，仍是活动参考系中的不雅察成果．3．应用“尺缩效应公式〞进展计较．第 6 页。