大学物理相对论优质PPT.ppt

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随随运动运动迎着光迎着光比比早接收到光早接收到光事件事件事件事件11接收到闪光接收到闪光事件事件事件事件2222接收到闪光接收到闪光6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观爱因斯坦火车爱因斯坦火车爱因斯坦火车爱因斯坦火车同时性的相对性同时性的相对性同时性的相对性同时性的相对性在一个惯性系的不同地点同时发生的两个事件，在另一在一个惯性系的不同地点同时发生的两个事件，在另一在一个惯性系的不同地点同时发生的两个事件，在另一在一个惯性系的不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系是不同时的。

个惯性系是不同时的。

用洛仑兹用洛仑兹用洛仑兹用洛仑兹变换式导出变换式导出变换式导出变换式导出6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观例例1：

在惯性系在惯性系S中，观察到两个事件同时发生在中，观察到两个事件同时发生在x轴上，其间轴上，其间距是距是1m，而在而在S系中观察这两事件之间的距离是系中观察这两事件之间的距离是2m。

试求：

S系中系中这两事件的时间间隔这两事件的时间间隔。

S系中系中t=0，x=1m解：

解：

6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观例例1：

6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观原长原长原长原长棒相对观察者静止时测得的它的长度棒相对观察者静止时测得的它的长度棒相对观察者静止时测得的它的长度棒相对观察者静止时测得的它的长度（也称（也称静长静长静长静长或或固有长度固有长度固有长度固有长度）。

）。

棒静止在棒静止在S系中系中S系测得棒的长度值是什么呢？

系测得棒的长度值是什么呢？

长度测量的定义长度测量的定义长度测量的定义长度测量的定义对物体两端坐标的对物体两端坐标的对物体两端坐标的对物体两端坐标的同时测量同时测量同时测量同时测量，两端坐标之差就是物体长度。

两端坐标之差就是物体长度。

动长动长动长动长（测量长度）（测量长度）二二.长度的相对性长度的相对性运动的棒变短运动的棒变短运动的棒变短运动的棒变短6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观二二.长度的相对性长度的相对性运动的棒变短运动的棒变短运动的棒变短运动的棒变短事件事件事件事件11：

测棒的左端测棒的左端测棒的左端测棒的左端事件事件事件事件22：

测棒的右端测棒的右端测棒的右端测棒的右端由洛仑兹变换由洛仑兹变换由洛仑兹变换由洛仑兹变换运动的棒变短运动的棒变短6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观二二.长度的相对性长度的相对性1、相对效应相对效应讨论讨论在在S中的中的观察者观察者在在S中的中的观察者观察者6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观二二.长度的相对性长度的相对性讨论讨论2、纵向效应纵向效应3、在低速下在低速下伽利略变换伽利略变换在两参考系内测量的在两参考系内测量的在两参考系内测量的在两参考系内测量的纵向纵向纵向纵向（与运动方向垂直）（与运动方向垂直）（与运动方向垂直）（与运动方向垂直）的长度是一样的。

的长度是一样的。

6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观例例2、原长为原长为10m的飞船以的飞船以u3103m/s的速率相对于地的速率相对于地面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度是多少？

面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度是多少？

6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观讨论讨论例例3：

一根直杆在一根直杆在S系系中，其静止长度为中，其静止长度为l，与，与x轴的夹角为轴的夹角为。

在在S系中的长度和它与系中的长度和它与x轴的夹角。

两惯性系相对运动速度为轴的夹角。

两惯性系相对运动速度为u。

方向方向方向方向6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观在某系中，在某系中，同一地点同一地点先后发生的两个事件的时间先后发生的两个事件的时间间隔间隔（同一只钟测量同一只钟测量），与另一系中，在两个地点的这，与另一系中，在两个地点的这两个事件的时间间隔两个事件的时间间隔（两只钟分别测量两只钟分别测量）的关系。

的关系。

固有固有时间时间一个物理过程用相对于它一个物理过程用相对于它静止的惯性系静止的惯性系上的标上的标准时钟测量到的时间准时钟测量到的时间（原时原时）。

用。

用表示。

表示。

一个物理过程用相对于它一个物理过程用相对于它运动的惯性系运动的惯性系上的标上的标准时钟测量到的时间准时钟测量到的时间（两地时）两地时）。

用t表示。

观测观测时间时间三、时间间隔的相对性三、时间间隔的相对性三、时间间隔的相对性三、时间间隔的相对性运动的钟运动的钟运动的钟运动的钟变慢变慢变慢变慢6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观afe0.弟弟弟弟.哥哥哥哥花开事件：

花开事件：

花谢事件：

（寿命）（寿命）在在S系中观察者测量花的寿命是多少？

系中观察者测量花的寿命是多少？

6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观考察考察考察考察中的一只钟中的一只钟中的一只钟中的一只钟两事件发生在同一地点两事件发生在同一地点观测时间观测时间观测时间观测时间原时原时原时原时原时最短，动钟变慢。

原时最短，动钟变慢。

6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观afe0.弟弟弟弟.哥哥哥哥在在S系中观察者总觉得相对于自己运动的系中观察者总觉得相对于自己运动的系系的钟较自己的钟走得慢。

的钟较自己的钟走得慢。

6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观afe0.弟弟弟弟.哥哥哥哥结论：

结论：

相对本惯性系做相对运动的钟（或事物经历的相对本惯性系做相对运动的钟（或事物经历的相对本惯性系做相对运动的钟（或事物经历的相对本惯性系做相对运动的钟（或事物经历的过程）变慢。

过程）变慢。

在在系中观察者总觉得相对于自己运动的系中观察者总觉得相对于自己运动的SS系的钟系的钟较自己的钟走得慢。

较自己的钟走得慢。

双生子效应双生子效应6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观即：

即：

S系测得的时间要长些，说明系测得的时间要长些，说明S系上系上的钟的钟“走慢了走慢了”。

SSSSSS6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观例例4、一飞船以一飞船以u=9103m/s的速率相对于地面匀速飞行。

的速率相对于地面匀速飞行。

飞船上的钟走了飞船上的钟走了5s,地面上的钟经过了多少时间？

地面上的钟经过了多少时间？

思路：

飞船上的钟走了飞船上的钟走了5s，为固有时间，地面上的钟为固有时间，地面上的钟经过的时间为运动时间。

经过的时间为运动时间。

飞船的时间膨胀效应飞船的时间膨胀效应实际上很难测出。

实际上很难测出。

6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观由因果律联系的两事件的时序是否会颠倒？

由因果律联系的两事件的时序是否会颠倒？

四、因果关系四、因果关系时序时序:

两个事件发生的时间顺序。

在在S中：

是否能发生中：

是否能发生先鸟死先鸟死，后开枪后开枪？

中：

先先开枪，开枪，后后鸟死鸟死子弹子弹前前事件事件1：

开枪开枪在在S中：

后后事件事件2：

鸟死鸟死6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观四、因果关系四、因果关系子弹速度子弹速度子弹速度子弹速度信号传递速度信号传递速度信号传递速度信号传递速度所以由因果率联系的两事件的时序不会颠倒。

所以由因果率联系的两事件的时序不会颠倒。

在在S系中：

系中：

仍然是开枪在前，鸟死在后。

6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观狭义相对论时空观狭义相对论时空观狭义相对论时空观狭义相对论时空观1、相对于相对于观测者运动的惯性系沿运动方向的长度观测者运动的惯性系沿运动方向的长度对观测者来说收缩了。

对观测者来说收缩了。

2、相对于相对于观测者运动的惯性系的时钟系统对观测者观测者运动的惯性系的时钟系统对观测者来说变慢了。

来说变慢了。

3、长度收缩和时间膨胀效应是时间和空间的基本、长度收缩和时间膨胀效应是时间和空间的基本属性之一，与具体的物质属性或物理过程的机属性之一，与具体的物质属性或物理过程的机理无关。

理无关。

4、没有、没有“绝对绝对”的时间、的时间、“绝对绝对”的空间。

的空间。

长度收缩和时间的膨胀是相对的。

6-36-3狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观u例例5、一火车以恒定速度通过隧道，火车和隧道的静长是相等的。

一火车以恒定速度通过隧道，火车和隧道的静长是相等的。

一火车以恒定速度通过隧道，火