时间、长度的相对性(经典版)ppt课件

6.3时间、长度的相对性,1,1.惯性参考系：凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。,2.伽利略相对性原理对于所有的惯性系，力学规律都是相同的。,3.经典时空观（绝对时空观）时间均匀向后，空间静止不动。时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响。,经典时空观,复习：,2,狭义相对论的两个基本假设,相对性原理：对于不同的惯性系，物理规律（包括力学和电磁学）都是一样的。光速不变原理：光速与惯性系的选择无关。,3,1、经典力学的几个基本结论“同时”的绝对性时间间隔的绝对性空间距离的绝对性质量不随速度而变化,2、相对论时空观“同时”的相对性运动时间变慢运动尺子的缩短运动质量的变大,概述：两种时空观得出的重要结论：,4,一、同时的相对性,相隔一定距离发生的两件事，在一个参考系中观测是同时发生的，在相对于此参考系运动的另一个参考系中观测就可能不是同时，而是一前一后发生的。,假设一列火车在平直的轨道上以速度u行驶、高速开过站台，在车厢的正中有一闪光灯。现使该灯发出一个闪光。闪光照到前、后壁，是两件事。小明在车上观测，小芳在站台上观测。他们认为这两个事件是同时发生的吗？闪光是同时到达前、后壁的吗？,5,小明：（以车厢为参考系）车子是静止的，光速是不变的，光同时向A和B前进，到达前、后两壁，用时相同。即闪光同时到达前、后壁。,小芳：（以站台为参考系）车子是运动的，光速是不变的，光同时向A和B前进，先到达A，后到达B，用时不相同。即闪光不是同时到达前、后壁。,6,在一个参考系中是同时发生的两件事，在相对于此参考系运动的另一个参考系中观测不是同时发生，这就是“同时”的相对性。,车厢相对于站台的速率越大，相隔的时间就越长，在大到一定值时，这个差值就大得不能忽略。,一、同时的相对性,7,二、运动时钟的变慢,8,二、运动时钟的变慢,对于车厢内的人：,对于车厢外的人：,h,h,9,时间延缓效应并不是说由于相对运动而使钟发生了结构性变化，是由于不同观测者进行量度时引起的一种观测效应。这种效应是相对的。对于同一参考系，v=0，就不存在这种效应了。,当v接近光速时，这种偏差是非常大的。,10,时钟相对于观察者静止时走得快，相对于观察者运动时，观察者会看到它变慢了，运动速度越快，效果越明显，即运动着的时钟要变慢。,二、运动时钟的变慢,“天上一天，地上一年”可能真能实现,11,【答案】C时钟走得最慢，A走得最快。,【例题】A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以速度vB和vC朝同一方向飞行，vBvC，地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个走得最快？,【例题】以8km/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过了1mim，地面上的人认为它走过这1mim“实际”上花了多少时间？,【答案】,课堂练习,12,三、长度的相对性,还是在以速度u前进的车厢中，现在要测量如图CD两点间的距离，小明用一根尺子如图放置，记下两点坐标x1和x2，则L0=x1-x2，可以求得。L0是CD两点的静长。,可是小芳测量就不一样了。,13,三、长度的相对性,对小芳来说：,先记下X1，后记下X2时，车子已经向前走了一段，她测得的L0比小明的长；同理，若先记下X2，后记下X1，测得的L0比小明的短。总之，选择的惯性参考系不同，测得的长度不等，长度具有相对性。,小芳以站台作参考系,14,一个物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大。相对于观察者运动时，观察者在运动方向上观测，它的长度缩短，速度越快，缩得越短。即运动的尺子要缩短。,三、长度的相对性,15,例题,+介子是一种不稳定的粒子，产生后很快转化成别的粒子了，它的平均寿命是，当它以0.99C的速率在实验室中运动时，平均来说它“一生”中能跑多远？,16,时空相对性的实验验证,1966年用子作了一个类似于双生子旅游的实验，让子沿一直径为14米的圆环运动再回到出发点，实验结果表明运动的子的确比静止的子寿命更长。,1971年，科学家将铯原子钟放在喷气式