2017-2018学年物理教科版选修3-4 第六章 1~2~3.牛顿力学中运动的相对性 狭义相对论的两个基本假设时间、长度的相对性
2017-2018学年物理教科版选修3-4 第六章 1~2~3.牛顿力学中运动的相对性  狭义相对论的两个基本假设时间、长度的相对性第3页

[导学探究] 如图2所示,一列车以速度v经过站台,站台中部的观察者C看到列车车头正好到达站台最右端的A人时,车尾正好到达站台最左端的B人.

图2

(1)若此时站台上的观察者C看到A、B两人同时面向列车举起手中的小红旗,那么站在列车中点的观察者C′看到A、B两人是同时举旗的吗?如果不是同时举旗,他会看到哪个人先举旗?

(2)站台上的观察者C看到列车长度刚好和站台长度相同,列车上的观察者C′认为列车长度和站台长度相同吗?如果不相同,他认为列车长还是站台长?

(3)假定列车上的观察者C′举起小红旗向站台上的A、B两人挥动致意,他认为自己从举起小红旗到放下小红旗的时间为t,站台上的观察者C观察到他举旗的时间也为t吗?如果不是t,他认为这个时间比t长还是短?

答案 (1)不是同时举旗,他看到A人先举旗 (2)列车长度和站台长度不相同,站台要短一些 (3)不是t,他认为这个时间比t长

[知识梳理]

1.同时的相对性

在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个惯性系中观察时:

(1)经典的时空观认为一定(填"一定"或"不一定")是同时发生的.

(2)狭义相对论的时空观认为不一定(填"一定"或"不一定")是同时发生的.

2.时间间隔的相对性

(1)经典的时空观:某两个事件,在不同的惯性系中观察,它们的时间间隔总是相同的.

(2)狭义相对论认为"动钟变慢":时间间隔的相对性公式τ=,也就是说,在相对运动的参考系中观测,事件变化过程的时间间隔变大了,这叫做狭义相对论中的时间膨胀.

3.长度的相对性(动棒缩短效应)

(1)经典的时空观:一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同.

(2)狭义相对论认为"动棒缩短":狭义相对论中的长度公式:l=l0,但垂直于杆的运动方向上,杆的长度不变.

4.经典时空观和狭义相对论时空观

(1)经典时空观:空间和时间脱离物质而存在,是绝对的,空间和时间没有联系,即与物质的运动无关.

(2)狭义相对论时空观:空间和时间与物质运动状态有关.