本章优化总结相对论的时空观1.“同时”的相对性:在经典的物理学上,如果两个事件在一个参考系中认为是同时的,在另一个参考系中一定也是同时的;而根据爱因斯坦的两个假设,同时是相对的.2.“长度”的相对性(尺缩效应):一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小.如果与杆相对静止的人认为杆长是l0,与杆相对运动的人认为杆长是l,则两者之间的关系为:l=l0.3.“时间间隔”的相对性(时间延缓效应):在相对事件发生地运动的参考系中观察,时间进程变慢,相对事件发生地静止的人认为两个事件时间间隔为Δτ,相对事件发生地以速度v运动的观察者测得的时间间隔为Δt,则两者之间关系为:Δt=.4.时空的相对性:时间、空间都跟运动速度相联系,时间、空间是物质的存在形式,时空概念是从物质运动中抽象出来的,而不是独立于物质运动之外的概念,时空是相对的.如图,设惯性系K′相对于惯性系K以匀速v=沿x轴方向运动,在K′系的x′y′平面内静置一长为5m,与x′轴成30°角的杆.试问:在K系中观察到此杆的长度和杆与x轴的夹角为多大?[解析]设杆固有长为l0,在K′系中,x′方向:l0x=l0cosα′,y′方向:l0y=l0sinα′,由长度的相对性得x′方向lx=l0x=l0cosα′y′方向:ly=l0y=l0sinα′.因此在K系中观测时l==l0.tanα==.代入数据解得:l=4.79m;α=31.49°可见,长度不但缩短,空间方位也要变化.[答案]4.79m31.49°狭义相对论的其他结论1.相对论速度变换公式:u=.2.相对论质量:m=.3.质能方程:E=mc2.4.运动物体的动能:Ek=E-E0=m0c2.当v≪c时,Ek=mv2.一被加速器加速的电子,其能量为3.00×109eV,试问:(1)这个电子的动质量是其静质量的多少倍?(2)这个电子的速率是多少?(m0=0.91×10-30kg,c=3×108m/s)[解析](1)E=mc2和E0=m0c2可得电子的动质量m与静质量m0之比为==≈5.86×103.(2)由相对论质速关系m=可得:v=cv=0.999999985c.[答案](1)5.86×103(2)0.999999985c