狭义相对论的其他结论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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uc，则uc；如果uc(光速)，则uc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,/,v,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,2.5l0,8,m,s,从他身边飞过，另一飞船,B,以速度,2.0l0,8,m,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。,中,国,航,天,A,中,国,航,天,B,1,u,=,x,v,v,c,2,u,x,u,x,=,1.125,10,8,m/s,2.5,10,8,=,2.0,10,8,9.0,10,16,2.5,10,8,2.0,10,8,1,=,u,x,2.0,10,8,m/s,=,v,2.5,10,8,m/s,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,中,国,航,天,A,中,国,航,天,B,K,K,u,v,x,(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,=,u,x,2.5,10,8,m/s,=,v,2.0,10,8,m/s,飞船,A,在,K,系中的速度为,1,u,=,x,v,v,c,2,u,x,u,x,=,1.125,10,8,m/s,2.0,10,8,=,2.5,10,8,9.0,10,16,2.0,10,8,2.5,10,8,1,飞船,A,在,K,系中的速度为,中,国,航,天,A,中,国,航,天,B,K,u,x,K,v,u,x,(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m,0,是一常量，相对任何惯性系均为m,0,，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,m,0,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,2,m,。，,问电子速度为多少？,（,m,。,为电子的静止质量）,2,1,=,v,2,1,c,2,0.866,v,c,=,=,2,3,c,2,m,0,=,v,2,1,c,2,m,0,解：,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)1.010,6,m/s;,(2),1,.010,8,m/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？,E,m,c,k,1,1,2,=,m,c,0,2,=,v,2,1,c,2,m,c,0,2,m,c,0,2,1,(,),=,v,2,1,c,2,m,c,0,2,1,=,4.55,10,-19,J,=,0.511,10,6,1.602,10,-19,(,),1,1,2,1,300,1,解：,(1),按,相对论,计算,当电子的速度为,v,1,=1.0,10,6,m/s,时的动能,E,m,c,k,2,2,2,=,m,c,0,2,=,v,2,1,c,2,m,c,0,2,m,c,0,2,1,(,),=,v,2,1,c,2,m,c,0,2,1,=,2.79,10,-14,J,=,0.511,10,6,1.602,10,-19,(,),1,1,2,1,3.0,2.0,当电子的速度为,v,2,=1.0,10,8,m/s,时的动能,(2),按,经典力学,计算,m,v,1,2,0,2,1,E,k,1,=,=,2,1,9.1,10,-31,(1.0,10,6,),2,=,1.82,10,-14,J,=,4.55,10,-19,J,=,9.1,10,-31,(1.0,10,8,),2,2,1,m,v,2,2,0,2,1,E,k,2,=,