高二物理競賽課件：時間延緩和雙生子佯謬

1、時間延緩和雙生子佯謬時間延緩和雙生子佯謬一、時間的延緩運 動 的 鐘 走 得 慢B固有時間 ：相對于過程發(fā)生地點為靜止的參考系中測得的時間間隔(在同一個地點發(fā)生)，固有時間最短時間延緩 ：在運動的參考系中觀測，事物變化過程的時間間隔變大了( 動鐘變慢）時間延緩效應(yīng)的實驗證明接近光速不考慮相對論效應(yīng)歐洲核子研究中心壽命考慮相對論效應(yīng)與實際觀察結(jié)果吻合例題 100km/h速率下的時間延緩效應(yīng) 100km/h的速率行駛的小車上的司機測得小車在10.00s內(nèi)行進(jìn)了一段路程。相對于地面靜止的觀察者測得的時間間隔為多少？固有時間：小車司機測得的時間相對于地面靜止的觀察者測得的時間應(yīng)比司機測得的時間長100

2、km/h=(1.00105m)/(3600s)=27.8m/s 日常生活中的低速運動并不能顯示出相對論效應(yīng)例 在宇宙飛船上閱讀雜志 宇宙飛船以恒定0.75c的速率從地球飛向木星，一位乘客在飛船里閱讀雜志，她的手表指示閱讀時間為10.0分鐘。(a) 地球上的鐘指示她的閱讀時間為多長？（b）閱讀過程結(jié)束時，宇宙飛船離開地球的距離為多少 ？固有時間：宇宙飛船中測得的從閱讀開始到閱讀結(jié)束所用的時間 10.0分鐘地球上的鐘指示的時間應(yīng)比固有時間長在地球參考系中測得飛船飛行的距離若在飛船參考系中觀察，測得的飛行距離為多少？從飛船參考系中觀察，地球以0.75c的速率遠(yuǎn)離飛船運動，但時間僅有10.0分鐘 在地

3、球參考系中測得飛船飛行的距離除了在時間上會體現(xiàn)相對論效應(yīng)，空間上也會體現(xiàn)相對論效應(yīng)，時空是不可分割的二、雙生子佯謬佯謬：一個命題看上去是一個錯誤，但實際上不是 問題的提出：甲和乙是一對20歲的孿生兄弟，甲留在地球上，乙乘高速運動的飛船去太空旅行。當(dāng)乙返回地球，與甲相見 。甲乙A的觀點：飛船以高速離開地球，根據(jù)時間延緩效應(yīng)，地球上時間已過去20年，甲已40；飛船上才過去1年，乙才21。B的觀點：地球以高速離開飛船，根據(jù)時間延緩效應(yīng)，飛船上時間已過去20年，乙已40；地球上才過去1年，甲才21。相反的結(jié)論 誰對誰錯？甲乙兩者的觀點不可能都正確兩者都考慮了狹義相對論的解釋狹義相對論是否對兩者均適用？

4、狹義相對論僅適用于慣性系甲在地球上，地球為慣性系乙飛船上經(jīng)歷了起飛、降落、轉(zhuǎn)彎等過程，飛船為非慣性系甲的觀點正確，即甲比乙年老！36-5 長度收縮時間的量度與參考系有關(guān)，長度的量度是否也與參考系有關(guān)？地球參考系中觀測飛船參考系中觀測 固有時間飛船參考系中觀測 飛行距離飛船參考系中觀測地球參考系中觀測從對物體有相對速度的坐標(biāo)系中測得的沿速度方向的物體長度總比與物體相對靜止的坐標(biāo)系中測得的長度短。這就是長度收縮效應(yīng) 如果物體相對于觀察者運動，觀察者對物體兩個端點坐標(biāo)的測量就必須同時進(jìn)行 。原長：物體相對于觀察者靜止時測得的長度長度收縮公式（2）尺縮效應(yīng)只在相對運動方向上發(fā)生固有長度最長（1）討論在 中的觀察者在K中的觀察者 （3）相對效應(yīng) 例題 油畫的收縮一長方形的油畫，高1.00m, 寬1.50m, 掛在宇宙飛船的墻上，飛船以0.90c的速度離開地球。 （a）從宇宙飛船上看，這幅畫的面積是多少？（b）從地球上觀察，油畫的面積為多少？ （a）對飛船上的觀察者，油畫靜止無長度收縮效應(yīng) （b）對地球上的觀察者，油畫作高速運動，觀察到運動方向上長度的收縮尺寸：1.00m0.65m 例題 幻想的超級火車一列原長為500m的列車高速行駛，通過長200m的隧道。讓我們想象火車的速率極大，從而對地面上的觀察者來說，火車恰好與隧道一樣長，即火車頭從隧道一端出現(xiàn)時最后一