2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

1、 相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) * 時(shí)間延緩是一種相對(duì)效應(yīng)。 原時(shí)是由靜止在“當(dāng)?shù)亍钡耐恢荤姕y(cè)量； “兩地時(shí)”用校準(zhǔn)的“同步鐘”測(cè)量。 * 當(dāng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于c 時(shí)，時(shí)間間隔相同。 若在相對(duì)事件發(fā)生地運(yùn)動(dòng)的參考系中，該兩事件必為異地事件，需用兩只鐘測(cè)出其時(shí)間間隔 ,則： = 0孿生子效應(yīng)誰年輕？afe0.弟弟.哥哥ssuxx 例.半人馬座星是距離太陽系最近的恒星，它距離地球4.31016m。設(shè)有一宇宙飛船自地球飛到半人馬 星，若宇宙飛船相對(duì)地球的速度為0.999c，按地球上的時(shí)鐘計(jì)算要用多少年時(shí)間？如以飛船上的時(shí)鐘計(jì)算，所需時(shí)間又為多少年？地球系:非原時(shí);飛船系:原時(shí)按地球上的時(shí)鐘計(jì)算，飛船飛到 星所需時(shí)間

2、為解：思考:哪個(gè)時(shí)間為原時(shí)？若用飛船上的鐘測(cè)量，飛船飛到 星所需時(shí)間為正是時(shí)間膨脹效應(yīng)使得在人的有生之年進(jìn)行星際航行成為可能。長(zhǎng)度收縮 長(zhǎng)度 = 在與長(zhǎng)度方向平行的坐標(biāo)軸上，物體兩端坐標(biāo)值之差。(當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩端坐標(biāo)必須同時(shí)記錄)S系系測(cè)量尺兩端坐標(biāo) S系中測(cè)量(不一定同時(shí)測(cè)量)的長(zhǎng)度原長(zhǎng)(proper length)(固有長(zhǎng)度) S系中測(cè)量(一定同時(shí)測(cè)量)的長(zhǎng)度非原長(zhǎng)由洛侖茲變換：原長(zhǎng)0觀測(cè)長(zhǎng)度原長(zhǎng)最長(zhǎng)！原長(zhǎng)0觀測(cè)長(zhǎng)度(非原長(zhǎng))若尺相對(duì)于S系靜止S系系(4) 長(zhǎng)度收縮是“測(cè)量”結(jié)果，不是“視覺”效應(yīng)。 結(jié)論: (1) 相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)物體沿運(yùn)動(dòng)方向長(zhǎng)度縮短了 長(zhǎng)度收縮(contractio

3、n of length) (動(dòng)尺縮短)(2) 長(zhǎng)度縮短具相對(duì)性SuSuSSS (3) 收縮效應(yīng)與測(cè)量有關(guān)，固有長(zhǎng)度不變，不表示物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變。是一種物質(zhì)的時(shí)空屬性。演示物理世界奇遇記 伽莫夫湯普金斯(c,G,h)先生的奇遇能否真的見到此番光景？參閱趙凱華新概念物理教程 . 力學(xué)P. 410 例. 靜系中子的平均壽命為2.210-6s。據(jù)報(bào)導(dǎo)，在一組高能物理實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)它的速度為u=0.9966c時(shí)通過的平均距離為8km。試說明這一現(xiàn)象：(1) 用經(jīng)典力學(xué)計(jì)算與上述結(jié)果是否一致；(2) 用時(shí)間膨脹說明；(3) 用尺縮效應(yīng)說明。解：(1) 按經(jīng)典力學(xué)不符合事實(shí)(2) 本征壽命：0=2.210-6

4、s實(shí)驗(yàn)室測(cè)其壽命：0.9966c與平均距離一致(3) 子參考系測(cè)實(shí)驗(yàn)室距離：運(yùn)動(dòng)時(shí)間：與平均壽命一致0.9966cu解：由題意可知由得根據(jù)相對(duì)論“尺縮”效應(yīng)，有即 例 一根米尺靜止放置在S 系中，與Ox 軸成30角。已知S系平行于S系的Ox軸正向勻速運(yùn)動(dòng)，如果在S系中測(cè)得米尺與Ox軸成45角，問: (1) S 系相對(duì)于 S系的運(yùn)動(dòng)速度u為多大？ (2) S系中測(cè)得米尺的長(zhǎng)度是多少？于是得由于米尺長(zhǎng)度所以質(zhì)量與速度的關(guān)系質(zhì)量的表達(dá) 猜想形式？基本事實(shí)： 持續(xù)作用 動(dòng)量 持續(xù) 約束：速度v上限是 c， 空間的各向同性與速度方向無關(guān) 對(duì)應(yīng)原理要求 v c時(shí)， m=m0基本思路：相對(duì)論力學(xué)定律 經(jīng)典力學(xué)定律相對(duì)論力學(xué)量 經(jīng)典力學(xué)量S系動(dòng)量守恒： 理想實(shí)驗(yàn)：全同粒子的完全非彈性碰撞。設(shè)小球A和B的靜止質(zhì)量均為m0，A靜止于S系，B靜止于S系。BxxAyyOOBABxxAyyOOBA速度變換式S系動(dòng)量守恒：質(zhì)速關(guān)系討論：普遍性： v c時(shí)，m(v)=m0 牛頓力學(xué) v