第七章相對(duì)論(編輯修改稿)
2024-11-29 14:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 性系中同時(shí)發(fā)生于同一時(shí)刻 ， 不同地點(diǎn)的兩事件 ， 在其它慣性系看來是 （ 1） 同時(shí)事件； （ 2）不同時(shí)事件。 結(jié)束選擇 小議鏈接 2 請(qǐng)?jiān)诜庞碃顟B(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案 在某慣性系中同時(shí)發(fā)生于同一時(shí)刻 ， 不同地點(diǎn)的兩事件 ， 在其它慣性系看來是 （ 1） 同時(shí)事件； （ 2）不同時(shí)事件。 結(jié)束選擇 長度收縮 固有長度 在任一慣性系中，測(cè)得相對(duì)于該系 靜止 的物體的長度 非固有長度 在任一慣性系中，測(cè)得相對(duì)于該系 運(yùn)動(dòng) 的物體的長度 兩端同時(shí)讀數(shù) 在 系上測(cè)得相對(duì)于 系運(yùn)動(dòng)的 系上的靜物長度 例如： 兩端同時(shí)讀數(shù) 或 在 系上測(cè)得相對(duì)于 系運(yùn)動(dòng)的 系上的靜物長度 相對(duì)論結(jié)果： 續(xù) 兩種情況均得 即 因 故 結(jié)論： 對(duì)觀測(cè)慣性系作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體，在運(yùn)動(dòng)方向上，其長度比相對(duì)靜止時(shí)的長度要短。 這種相對(duì)論效應(yīng)有時(shí)又簡述為： 運(yùn)動(dòng)的尺子變短了 。 的推導(dǎo) 兩端同時(shí)讀數(shù) 兩端同時(shí)讀數(shù) 兩端同時(shí)讀數(shù) 兩端同時(shí)讀數(shù) 上看 在 是向 的 負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 小結(jié) 原長 （固有長度） 最長 原時(shí) （固有時(shí)間） 最短 時(shí)間延緩 長度收縮 相對(duì)論因子 例 一火箭長 10m , 以 v = 3 km . s1 的速度飛行，在運(yùn)動(dòng)方向上，火箭縮短 _______ m. 欲使火箭收縮到原長的一半，應(yīng)以 v =_______ km . s1 的速度飛行。 此值約為 5個(gè)氫原子的直徑。 因此對(duì) 的低速情況，可不考慮相對(duì)論效應(yīng)。 10m v = 3 km . s1 解得 5 10 10 (m) 若 則 即 得 105 (km . s1) 例 問 ： 車過橋時(shí) 是否認(rèn)為橋長可容納全車長？ 看來又如何？ 假設(shè) : 固有長度 車 橋 在 看來：橋靜車動(dòng)。橋長是固有長度 橋 車長是相對(duì)論長度 車 車 (m) 認(rèn)為，橋長可容納全車長。 在 看來：車靜橋動(dòng)。車長是固有長度 車 橋長是相對(duì)論長度 橋 橋 (m) 認(rèn)為，橋長 不 能容納全車長。 200 m 200 m 例 = c 系中一等腰直角三角形 邊長的固有長度如圖所示 問 ： 觀察到的是怎樣的圖形？ 沿運(yùn)動(dòng)方向 的邊長相對(duì)論長度為 而垂直運(yùn)動(dòng)方向的邊長無縮短 觀察到的圖形是 由此還可進(jìn)一步算出角度和面積的變改。 例 天線 天線長度、姿態(tài) 天線在 系的 軸向的投影 在 系觀察： 運(yùn)動(dòng)方向上有長度收縮效應(yīng) 垂直運(yùn)動(dòng)方向上長度無收縮 tan 將已知數(shù)據(jù)代入解得 (m), 63 26 例 某 高能物理實(shí)驗(yàn)室測(cè)得一種不穩(wěn)定性粒子 p177。 介子的結(jié)果如下： 固有壽命 (177。 ) 10 – 8 s 粒子 沿實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)的 X 軸方向 作高速運(yùn)動(dòng) 速率 c 從產(chǎn)生到衰亡走過的距離 m 實(shí)驗(yàn)值與相對(duì)論預(yù)言值的符合程度如何？ 從長度收縮效應(yīng)評(píng)估 (m) 理論值 (m) 理論值 (m) 百分誤差 % 從時(shí)間延緩效應(yīng)評(píng)估 10 8 (s) 理論值 10 8 (s) 理論值 10 8 (s) 百分誤差 % 第四節(jié) concept of special relativity dynamics 7 4 牛頓力學(xué)的困難 牛頓力學(xué)的困難 牛頓第二定律 經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，物體的質(zhì)量 是恒定的，與運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)。 若在恒力的作用下，物體的加速度 亦恒定。 若作用時(shí)間足夠長， 物體的運(yùn)動(dòng)速度，可以超過真空中的光速。 這一結(jié)論，與伽利略的速度合成法則可能導(dǎo)致超光速的 結(jié)論一樣，都沒有任何實(shí)驗(yàn)依據(jù)。并且，被越來越多的實(shí)驗(yàn)事實(shí)所否定。 經(jīng)典力學(xué)在高速領(lǐng)域遇到了不可克服的困難。 質(zhì)速關(guān)系式 0 1 10 8 2 4 6 相對(duì)論認(rèn)為，物體的質(zhì)量 不等與物體的運(yùn)動(dòng)速度大小 有關(guān)， 物體的 靜止質(zhì)量 運(yùn) 動(dòng) 物體的 質(zhì)量 物 體的運(yùn)動(dòng)速度大小 增大 則 增大 接近光速 則 趨于無窮大 因此，物體不可能被加速到超光速 這一個(gè)重要的自然定律，已被大量現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。 質(zhì) 速 關(guān)系式 質(zhì)速關(guān)系推導(dǎo) 的靜止質(zhì)量均為 設(shè) （對(duì) ） （對(duì) ） （對(duì) ） 對(duì)指定坐標(biāo)系 的大小相等 不考慮重力 而且兩球發(fā)生 完全 非 彈性碰撞 （碰后粘合成一體） 動(dòng)量守恒 質(zhì)量守恒 洛侖茲速度變換 推導(dǎo)基本思想 續(xù) 對(duì) 系 對(duì) 系 動(dòng) 靜 動(dòng) 靜 的大小、方向待求，暫設(shè)為正向 的大小、方向待求，暫設(shè)為正向 粘
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