大學物理電子教案遼寧工程技術大學物理教研室5/6/20241一、狹義相對論的兩個基本假設(兩個基本原理)1.狹義相對性原理在所有慣性系中，一切物理學定律都具有相同的數(shù)學表達式2.光速不變原理在所有慣性系中，光在真空中的速率都相等(等于C)小結5/6/20242二、洛侖茲坐標變換逆變換正變換空間間隔與時間間隔5/6/20243三、洛侖茲速度變換逆變換正變換5/6/20244一維洛侖茲速度變換式5/6/202453.2相對論運動學一、長度收縮1.長度收縮公式靜止靜止在S’系S’系:S系:根據洛侖茲變換

5/6/20246在相對于棒靜止的慣性系中測得的長度。

固有長度在相對于棒運動的慣性系中測得的長度

運動長度說明:物體沿運動方向長度收縮。在什么樣

(最長)在各個不同的慣性系中測量同一根棒的長度,在相對于棒靜止的慣性系中測得的棒最長。靜止靜止在S’系

5/6/202472.幾點說明:(1)物體沿運動方向長度收縮,物體沿垂直運動方向長度不變。靜止在S系(4)當時,(5)當u→c時,在處理問題時必須考慮長度收縮效應。

例如:直線加速器的出口處,電子的速度達到0.999975c(6)長度收縮公式也適用于對某一慣性系中兩個固定點間距離的測量,在該慣性中測得的是固有長度,在其它慣性系中測得的是運動長度。靜止（2）長度收縮是互逆的，(3)長度收縮是運動效應，與熱脹冷縮或壓縮不同。

別人的尺子都比自己的短。5/6/20248思考

靜止在S系的幾何圖形，在S'系中討論其形狀5/6/20249

科學幻想:兩個孿生姐妹宇航員的對話姐姐在地面上，妹妹在高速飛行的飛船上。

在地面上聽：姐姐：“妹妹，我看見你的身高變矮了，你感覺怎么樣？”妹妹：“我-很-正-常，沒-有-變-矮！”在飛船上聽：妹妹：“姐姐，我看見你變瘦了，你感覺怎么樣？”姐姐：“我-也-很-正-常，沒-有-變-瘦！”姐姐妹妹5/6/202410二、時間膨脹1.時間膨脹公式靜止S’系:S系:A：B：S’系A：B：S系5/6/202411在相對事件發(fā)生地點靜止的慣性系中測得的時間。

固有時間在相對事件發(fā)生地點運動的慣性系中測得的時間。相對論時間在什么樣

(最短)在各個不同的慣性系中測量二事件發(fā)生的時間間隔在相對事件發(fā)生地點靜止的慣性系中測得的時間最短。在相對事件發(fā)生地點運動的慣性系中測得的時間比在相對事件發(fā)生地點靜止的慣性系中測得的時間長。

靜止5/6/202412靜止002.時間膨脹效應還可以用時鐘走得快慢來說明。相對于觀察者運動的時鐘變慢。3.幾點說明00靜止

(1)時鐘變慢是互逆的,別人的鐘都比自己的鐘走得慢。5/6/202413(4)在粒子物理學中,時間膨脹效應獲得了大量的實驗證明。

某種粒子從產生到衰變所經歷的平均時間。粒子的壽命:S’粒子固有壽命實驗室S運動壽命(3)當時,比固有壽命長(2)運動的鐘變慢是運動效應，不是不準。5/6/202414三、同時性的相對性考查：在某一參照系內，同時發(fā)生的兩件事，在另一個參照系看來是否是同時發(fā)生的？由伽利略變換

在一個參照系內，同時發(fā)生的兩件事，在其它任何一個參照系內觀測，總是同時發(fā)生的。同時性是絕對的5/6/202415靜止AB5/6/202416異時同地異時異地在一個慣性系中同一地點不同時刻發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察，發(fā)生在不同地點和不同時刻。S系S’系意義同時異地異時異地在一個慣性系中不同地點同一時刻發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察，發(fā)生在不同地點和不同時刻。(1)(2)5/6/202417(3)異時異地異時異地在一個慣性系中不同地點不同時刻發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察，若則則若發(fā)生在不同地點和不同時刻。一般情況下:特殊情況下:同時異地同地異時S系S’系意義5/6/202418S系S’系意義同時同地同時同地在一個慣性系中同一地點同一時刻發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中觀察，發(fā)生在同一地點和同一時刻。(4)注意:“同地”指沿X軸上同一點;“異地”指沿X軸上不同兩點S系S’系(1)同地異時異地異時(2)異地同時異地異時(3)異地異時異地異時(同地異時或同時異地)(4)同地同時同地同時5/6/202419若說明在S系中觀察,B事件比A事件后發(fā)生。說明在S’系中觀察,B事件比A事件后發(fā)生。說明在S’系中觀察,B事件比A事件先發(fā)生。說明在S系中觀察,B事件與A事件同時發(fā)生對于有因果關系的兩個事件,它們發(fā)生的時間順序,在任何慣性系中觀察,都是不應該顛倒的。S系A事件:B事件:S’系5/6/202420例題1：在系中：在系中：系：（2）解（1）系：（2）相對的速度求：（1）在系看5/6/202421解：例2：北京至廣州的直線距離2000km，同時發(fā)生兩事件，中午12：00，北京站開出一列火車，廣州站開出一列火車。此時，有一飛船以速度通過。問：飛船上看來，兩列火車開出的時間差是多少？北京廣州廣州先發(fā)車，北京后發(fā)車..5/6/202422在相對于棒靜止的慣性系中測得的長度。

固有長度在相對于棒運動的慣性系中測得的長度。

運動長度物體沿運動方向長度收縮，物體沿垂直運動方向長度不變。(最長)在各個不同的慣性系中測量同一根棒的長度，在相對于棒靜止的慣性系中測得的棒最長。小結一、長度收縮5/6/202423在相對事件發(fā)生地點靜止的慣性系中測得的時間。

固有時間在相對事件發(fā)生地點運動的慣性系中測得的時間。相對論時間(最短)在各個不同的慣性系中測量二事件發(fā)生的時間間隔在相對事件發(fā)生地點靜止的慣性系中測得的時間最短。相對于觀察者運動的時鐘變慢。某種粒子從產生到衰變所經歷的平均時間粒子壽命S’固有壽命實驗室S運動壽命粒子二、時間