清华大学物理学概论第2章运动与时空2(运动学效应速度)

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1、一.时间膨胀运动时钟变慢效应考察一只高速运动的时钟方法：研究一个物理过程的时间间隔在两个惯性系中比较：两个事件的时间间隔按当地钟测当地时的约定涉及的两事件的特点是：§2.2狭义相对论的运动学效应1在某系中(如S'系)两个事件先后发生在同一地点在另一系中(如S系)这两个事件发生在两个地点事件1事件2时间间隔由一只钟测出两只钟两系所测时间间隔的关系？特殊条件21.原时Propertime两地时2.原时最短时间膨胀在某一参考系中同一地点先后发生的两个事件之间的时间间隔叫原时考察S'中的一只钟两地时原时一只钟3由洛伦兹逆变

2、换原时最短<1>42）对同一过程，原时只有一个固有时本性时本征时例：基本粒子子的寿命=？通过高能物理实验取得的数据是：运动速度讨论物理过程化学过程生命过程从出生到死亡走过的距离1）运动时钟变慢效应是时间本身的客观特征,适宜一切类型的钟5解：把子静止的参考系定为S'系实验室参考系定为S系S'中是原时S中是两地时6基本数据73）双生子效应twineffect20岁时哥哥从地球出发乘飞船运行10年后再回到地球弟兄见面的情景？哥哥测的是原时，弟弟测的是两地时20.5岁和30岁飞船速度8问题：相对的加速--非惯性系广

3、义相对论若用到一对夫妻身上（丈夫宇航）会怎样呢？趣味之谈：仙境一天地面一年(牛郎织女)“飞碟导航员”(10岁4小时与7年)生命在于运动20.5岁和30岁初始见面时9利用飞机进行运动时钟变慢效应的实验10二.长度缩短（运动尺缩效应)对运动长度的测量问题怎么测？同时测1.原长棒静止时测得的它的长度也称静长只有一个棒静止在S'系中静长11棒以极高的速度相对S系运动S系测得棒的长度值是什么呢？事件1：测棒的左端事件2：测棒的右端同时测的条件相应的时空坐标?12事件1：测棒的左端事件2：测棒的右端2.原长最长由洛伦兹变换

4、131）相对效应2）纵向效应垂直运动方向长度不变讨论若均匀带电为Q电量是相对论不变量高速运动的立方体14注意：（1）原时一定涉及到一只钟指示的时间间隔或说在使用洛伦兹变换时必须存在的条件：（2）静长(原长)一定涉及到两个同时发生的事件的空间距离或说在使用洛伦兹变换时必须存在的条件是：15例1S系中有一根米尺固定在x轴上其两端各装一把手枪固定于S'系中的x'轴上有另一根长刻度尺当后者从前者旁边经过时S系观察者同时扳动两枪使子弹在S'系中的刻度尺上打出两个记号求:S'系的刻度尺上两记号之间的刻度值差xx'S′S16(张

5、三慧力学教材P.339第6.3题)SS'S系中同时放枪解：确定两事件（左右放枪打记号）S系中：两事件同时发生t=0空间间隔x=1m由洛伦兹坐标变换：题目：求S'系中尺上记号之间刻度值17S'系中看打记号不同时右边先打左边后打巧妙地利用长度收缩公式因为在S中同时发生，所以空间间隔小，另一个系中相应事件的空间间隔长所以有：18三.时空不变量时空间隔洛仑兹不变量四维空间19§2.3相对论速度变换洛伦兹坐标变换是基础定义由洛伦兹坐标变换20洛伦兹速度变换式逆变换正变换21例：设想一飞船以0.80c的速度在地球上空飞行如

6、果这时从飞船上沿速度方向发射一物体物体相对飞船速度是0.90c求：地面参考系中物体的速度？解：选飞船参考系为S'系地面参考系为S系22狭义相对论运动学的问题就是正确地运用洛伦兹变换确定事件正确运用23教学要求：1.知道原时和两地时概念一定涉及到一只钟指示的时间间隔在使用洛伦兹变换时必须存在的条件：2.知道静长(原长)和动长的概念一定涉及到两个同时发生事件的空间距离在使用洛伦兹变换时必须存在的条件是：动长原时3.会用速度变换解题24