狭义相对论的两个基本假设 3时间、长度的相对性

• 一、牛顿力学中运动的相对性
• 1．伽利略相对性原理
• 描述． 在任何惯__性____参考系中，_____力_ 的学规律都是一样的，都可以用牛顿定律来
• 2．经典时空观
•
(1)时间：反映物质运动过程的______、久暂，常用年、月、日、时、分、
秒等作为量度单位．
长短
•
(2 )空间：代表物体的尺寸、大小，物体之间的 ______ 等，常用距光离年、千米、
第1讲 牛顿力学中运动的相对性 第2讲 狭义相对论的两个基本假设
第3讲 时间、长度的相对性
•[目标定位] 1.了解牛顿力学中运动的相对性.2.了解伽利略相对性原理及其速度变换 公式.3.了解狭义相对论的两个基本假设.4.了解狭义相对论的几个主要结论.5.了解经 典时空观与相对论时空观的重要区别．
•
(1)经典物理学认为：时间的测量与参考系 ___ ___ ，即时无间关测量是____ __
的．
•
( 2 ) 狭 义绝相对对 论 的 时 空 观 认 为 ： 在 一 个 参 考 系 中 同 时 发 生 的 两 件 事 ， 在 另 一
参考系中__________发生，这就是同时的相对性．
不同时
• 2．运动时钟的变慢
•
A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
•
B．狭义相对论认为在一切惯性系中，光在真空中的速度都等于c，与光源
的运动无关
•
C．狭义相对论只涉及无加速度运动的惯性系
•
D．狭义相对论任何情况下都适用
•
解析 由狭义相对论原理可知D错误．
•
答案 D
• 针对训练 如图1所示，考虑几个问题：
• 【例3】 在一飞船上测得飞船的长度为100 m，高度为10 m．当飞船以0.6c的速 度从你身边经过时，按你的测量，飞船有多高、多长？
解析 因为长度收缩只发生在运动的方向上，与运动垂直
的方向上没有这种效应，故测得的飞船的高度仍为原来高
度 10 m．设飞船原长为 l0，观测到飞船的长度为 l，则 l＝
二、时间和长度的相对性
相对事件发生地或物体 相对事件发生地或物体运动的参
静止的参考系中观察 考系中观察
同时的相对性
事件同时发生
事件不同时发生百度文库
两事件发生的时间间隔变大．τ＝
时间间隔的相 两个事件发生的时间间 τ0
对性
隔为 Δτ
1－uc22
长度的相对性
杆的长度为 l0
若参考系沿杆的方向运动，观察到 的杆的长度变小．l＝l0 1－uc22
•
(1)定量计算
•
设与事件发生者相对静止的观察者测出两事件发生的时间间隔为τ0，与事件
发生者相对运动的观察者测得两事件发
• •
生的时间间隔 (2)定性描述
为
τ
，
则
τ
＝
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
≥
τ1τ0，－0 uuc是22相
对
运
动
的
观
察
者
的
速
率
．
•
同样的两件事，在它们发生于__________的参考系内所经历的时间最短；
同时
•
(2)经典时空观是相对论时空观的特殊表现.
紧密联系
一、对狭义相对论的理解
• 1．各物理量有可能因为所选择参考系的不同而不同，但是它们遵从的物理规律是 相同的．
• 2．光速不变原理强调真空中的光速不变，与光源、观察者间的相对运动没有关 系．
• 【例1】 关于狭义相对论，下列说法不正确的是( )
• 【例2】 如图2所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C．假想有一列 车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C 两铁塔被照亮的顺序是( )
图2
•A．同时被照亮 B．A先被照亮 •C．C先被照亮 D．无法判断 •解析 因列车沿AC方向接近光速行驶，根据同时的相对性，即前边的事件先发生， 后边的事件后发生可知C先被照亮． •答案 C
米、毫米、微米、纳米等作为量度单位．
•
(3)时间和空间是相互______、互不相关的．
• 3．伽利略速度变换公式
•
若车厢相对地面以u 向前行独驶立，车厢内人相对车厢以速率 v ′向前跑，则人对
地面的速率为v＝__________；若人向车后跑时，相对地面的速率为v＝
__________.
u＋v′ u－v′
(
1－uc22＜1)．这一现象称为相对论长度收缩或洛伦兹收
缩，也常通俗地称为“动棒_缩__短___”．
• 4．相对论时空观
•
(1)时间和空间的量度都与物体的 ______有关，运是动______ 的．运动棒相的对长度
的测量建立在必须______进行观测的基础上，说明时间和空间的量度又是相互
__________的．
在其他参考系内观测，这段时间要______些．这一现象称为时间的相对性，也称
为“动钟变慢”．
同一地点
长
3．长度的相对性
(1)定量计算
如果与棒相对静止的人认为棒长为 l0，以速率 u 与棒相对运 动的人认为棒长为 l，则 l＝_l_0 ___1_－__uc_22_.
(2)定性描述
一 根 棒 在 _运__动___ 时 的 长 度 总 要 比 它 __静_止___ 时 的 长 度 小
• 二、狭义相对论的两个基本假设
• 1．爱因斯坦相对性原理
•
对
不
同的
惯
性
系
，
_
__
_物__理__规_律_ (包
括
_
_
_
_
_
_
的力和学_ _
_
_
_
_
的
)
都是一样
电磁
的
．
• 2．光速不变原理
•
光在真空中运动的速度在任何惯性参考系中测得的数值都是______的．
相同
• 三、时间、长度的相对性
• 1．同时的相对性
• 图1
•
(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？
•
(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？
•( 3 ) 参 考 系 O 相 对 于 参 考 系 O ′ 以 速 度 v 向 左 运 动 ， 人 看 到 的 光 速 又 是 多 少 ？ •解析 根据速度合成法则，第一种情况人看到的光速应是 c，第二种情况应是 c＋v， 第三种情况应是c－v，而根据狭义相对论理论，光速是不变的，都应是c. •答案 (1)c (2)c (3)c
l0 1－vc2＝100×
1－0.c6c2 m＝80 m.
所以观测到飞船的高度和长度分别为 10 m、80 m.
答案 观测到飞船的高度和长度分别为 10 m、80 m.