Question

關(guān)于愛因斯坦“同時的相對性原理”要從“愛因斯坦的奶牛夢”說起：在一個風景如畫的牧場上有許多奶牛在帶電的柵欄附近懶散的吃著草，農(nóng)夫給柵欄通上電時，當電流到達奶牛位置時奶牛就會跳起來．如圖所示，在 A 位置的農(nóng)夫合上電源開關(guān)起，電流以光速 c 向奶牛的方向運動，三頭奶牛 B、C、D 距 A 位置的農(nóng)夫、E 位置的愛因斯坦的距離如圖所示．觀測者只有在奶牛跳起這一現(xiàn)象的光到達觀測者眼睛時，才認為奶牛正在跳起．

（1）農(nóng)夫看到三頭奶牛是同時跳起還是先后跳起？
（2）若從農(nóng)夫合上電源開關(guān)瞬時開始記時，農(nóng)夫看到三頭奶牛跳起距他閉合開關(guān)的時間分別是多少？
（3）愛因斯坦看到三頭奶牛是同時跳起還是先后跳起？為什么？
（4）根據(jù)以上題目所提供信息和你的計算情況你能得到什么樣的結(jié)論？

Answer 1

分析：（1）速度一定，通過的距離不同，所用時間不同；
（2）已知距離和速度，利用t=

S

v

計算所用時間；
（3）不同物體運動的速度和距離都相同時，所用時間相同．
（4）對于同一類事件，由于觀察者的位置不同，看到其發(fā)生的時間是不同的．

解答：答：
（1）農(nóng)夫看到牛跳起，是牛跳起時反射的光進入他的眼睛，因為三頭牛距離農(nóng)夫的遠近不同，所以對農(nóng)夫來說三頭牛是依次跳起的．
（2）由圖知，當在A位置的農(nóng)夫合上電源開關(guān)起，電流以光速向奶牛的方向運動，
當B牛受到電擊跳起的景象回到農(nóng)夫眼前所用總的時間為：

2S1

C

，其中C為光速，
同理農(nóng)夫看到C位置的牛跳起距開關(guān)合上的時間為：

2S2

C

；
農(nóng)夫看到D位置的牛跳起距開關(guān)合上的時間為

2S3

C

．
（3）對于在農(nóng)夫?qū)γ鍱點的愛因斯坦來說，由于光和電傳播的速度相同，因此，他看到的是三頭牛同時跳起．
（4）對于同一類事件，由于觀察者的位置不同，看到其發(fā)生的時間是不同的．

點評：此題屬于易錯題，容易出錯的地方是誤認為人看到牛跳起時，光通過的距離是單程．