第三节狭义相对论的其他结论ppt课件

第三节狭义相对论的其他结论 安陆市第一高级中学 狭义相对论 一 狭义相对论的两个基本假设 1 相对性原理 2 光速不变原理 测量技术 测量物体位置必须用本地尺 测量事件发生时间必须用本地钟 1 同时的相对性 1 同地同时是绝对的 2 异地同时是相对的 二 相对论时空观 2 时序的相对性1 有因果关系的时序是绝对的 2 无因果关系的时序是相对的 3 尺缩效应 1 原长和运动长度 3 尺缩效应 纵向效应 1 原长和运动长度 2 尺缩公式 4 钟慢效应 1 固有时和两地时 2 钟慢公式 1 相对论的速度叠加由于时间和空间的相对性 对于物体的速度 在某一惯性系S 内观测 要用S 系的时间和空间坐标表示 在另一惯性系S内观测 要用S系的时间和空间坐标表示 这样 速度叠加公式就不再是绝对时空的速度叠加公式了 假如S 和S两系的坐标轴相平行 S 以速度 沿x轴而运动 一质点以u 相对S 沿x 轴而运动 则相对S 其速度u为这是相对论的速度叠加公式 如果u c 则u c 如果u c 光速 则u c 与相对论的时空概念相协调 一 相对论的速度变换公式 地面上的人看到车上人相对地面的速度为 车对地的速度为v 人对车的速度为u 说明 如果车上人运动方向与火车运动方向相反 则u 取负值 一 相对论的速度变换公式 例1地球上一观察者 看见一飞船A以速度2 5 l08m s从他身边飞过 另一飞船B以速度2 0 l08m s跟随A飞行 求 1 A上的乘客看到B的相对速度 2 B上的乘客看到A的相对速度 解 1 设地球为K系 飞船A为K 系 由已知条件可知K 系相对K系是速度为 飞船B在K系中的速度为 飞船B在K 系中的速度为 2 设地球为K系 飞船B为K 系 由已知条件可知K 系相对K系是速度为 飞船A在K系中的速度为 飞船A在K 系中的速度为 2 质量和速率的关系在经典物理的概念里 一个物体的质量为一常量 与物体的运动状态无关 但是在相对论理论里 质量和运动的速度有关 物体的静止质量m0是一常量 相对任何惯性系均为m0 而物体以速度 运动时 它的 运动 质量m为质量随速率增加而变大 实验完全证实了这个公式 从质量和速度的关系式可以看出 当物体速度趋近于光速时 质量将趋向无限大 这是不可能的 一切物体的速度都永远小于真空中的光速 二 相对论质量 物体的运动速度不能无限增加 那么物体的质量是否随着速度而变化 严格的论证表明 物体高速 与光速相比 运动时的质量与它静止时的质量之间有下面的关系 m为运动质量m0为静止质量 微观粒子的速度很高 它的质量明显的大于静止质量 在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响 1988年 中国第一座高能粒子加速器 北京正负电子对撞机首次对撞成功 例2如一观察者测出电子质量为2m 问电子速度为多少 m 为电子的静止质量 物体的能量和质量之间存在着某种联系 物体的能量和质量之间存在密切的联系 他们的关系是 爱因斯坦 三 质能方程 这就是著名的质能方程 质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量之间的关系 物体的动能 运动时的能量 静止时的能量 在v c时的一种近似 这就是动能表达式 例3设电子的速度为 1 1 0 106m s 2 1 0 108m s 试计算电子的动能各是多少 如用经典力学公式计算电子动能又各为多少 解 1 按 相对论 计算 当电子的速度为v1 1 0 106m s时的动能 当电子的