14 相對(duì)論復(fù)習(xí)

1、第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 相相 對(duì)對(duì) 論論 第第 十十 四四 章章 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 近代物理部分（近代物理部分（25%） 1愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的兩條基本原理；愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的兩條基本原理； 2、同時(shí)的相對(duì)性；、同時(shí)的相對(duì)性； 3、長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹的簡(jiǎn)單計(jì)算；長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹的簡(jiǎn)單計(jì)算； 4、相對(duì)論動(dòng)量、相對(duì)論動(dòng)能、質(zhì)速關(guān)系、相對(duì)論動(dòng)量、相對(duì)論動(dòng)能、質(zhì)速關(guān)系、 5、質(zhì)能的關(guān)系、能量動(dòng)量關(guān)系等的簡(jiǎn)單計(jì)算質(zhì)能的關(guān)系、能量動(dòng)量關(guān)系等的簡(jiǎn)單計(jì)算。 相對(duì)論相對(duì)論5分分大題大題 相對(duì)論時(shí)空觀及相對(duì)論質(zhì)量、能量、動(dòng)量關(guān)系相對(duì)

2、論時(shí)空觀及相對(duì)論質(zhì)量、能量、動(dòng)量關(guān)系 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 3 本章目錄本章目錄 14-1 14-1 伽利略變換式伽利略變換式 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀 14-2 14-2 邁克耳孫邁克耳孫- -莫雷實(shí)驗(yàn)?zāi)讓?shí)驗(yàn) 14-3 14-3 狹義相對(duì)論的基本原理狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換式洛倫茲變換式 14-4 14-4 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀 14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)量和能量 *14-5 14-5 光的多普勒效應(yīng)光的多普勒效應(yīng) *14-7 14-7 廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 第十

3、四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 4 愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦公眾謂之人類最高智慧的象征公眾謂之人類最高智慧的象征 主要科學(xué)貢獻(xiàn)：主要科學(xué)貢獻(xiàn)： 光的量子論、光的量子論、 狹義相對(duì)論、狹義相對(duì)論、 廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論。 Albert Einstein ( 1879 1955 ) 20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)世紀(jì)最偉大的物理學(xué) 家家, 于于1905年和年和1915年先后創(chuàng)年先后創(chuàng) 立了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論立了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論, 他于他于1905年提出了光量子假設(shè)年提出了光量子假設(shè), 為此他于為此他于1921年獲得諾貝爾物年獲得諾貝爾物 理學(xué)獎(jiǎng)理學(xué)獎(jiǎng), 他還在量子理論方面他還在

4、量子理論方面 具有很多的重要的貢獻(xiàn)具有很多的重要的貢獻(xiàn) . 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 5 普朗克量子力學(xué)的誕生普朗克量子力學(xué)的誕生相對(duì)論問(wèn)世相對(duì)論問(wèn)世 這兩朵烏云到底是什么回事呢？這兩朵烏云到底是什么回事呢？ 經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué) 量子力學(xué)量子力學(xué) 相對(duì)論相對(duì)論 微觀領(lǐng)域微觀領(lǐng)域 高速領(lǐng)域高速領(lǐng)域 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 6 x x y y v o o z z ss * ) , , ( ),( zyx zyxP x xt v z z yy 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 7 x x y y v o o

5、 z z ss * ) , , ( ),( zyx zyxP x xt v z z yy 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 8 v xx uu yy uu zz uu 速度變換公式速度變換公式 x x y y v o o z z ss * ) , , ( ),( zyx zyxP x xt v z z yy 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 9 zz aa yy aa xx aa 加速度變換加速度變換 aa amF amF 在兩相互作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中在兩相互作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中, , 牛頓運(yùn)動(dòng)定律具有相同的形式牛頓運(yùn)動(dòng)定律具有相同的

6、形式. x x y y v o o z z ss * ) , , ( ),( zyx zyxP x xt v z z yy 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 10 二二 經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀 絕對(duì)空間絕對(duì)空間:空間與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)空間與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān), ,空間絕對(duì)靜空間絕對(duì)靜 止止. 空間的度量與慣性系無(wú)關(guān)空間的度量與慣性系無(wú)關(guān), ,絕對(duì)不絕對(duì)不 變變 絕對(duì)時(shí)間絕對(duì)時(shí)間: 時(shí)間均勻流逝時(shí)間均勻流逝, ,與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與物質(zhì)運(yùn)動(dòng) 無(wú)關(guān)無(wú)關(guān), ,所有慣性系有統(tǒng)一的時(shí)間所有慣性系有統(tǒng)一的時(shí)間. 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 11 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的

7、絕對(duì)時(shí)空觀 牛頓力學(xué)的相對(duì)性原理牛頓力學(xué)的相對(duì)性原理 注注 意意 牛頓力學(xué)的相對(duì)性原理牛頓力學(xué)的相對(duì)性原理, , 在宏觀、在宏觀、 低速的范圍內(nèi)低速的范圍內(nèi), ,是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致的是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致的. 但在高速運(yùn)動(dòng)情況下則不適用但在高速運(yùn)動(dòng)情況下則不適用. 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)探尋邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)探尋“以太以太” “以太以太”參考系參考系 是絕對(duì)靜止系是絕對(duì)靜止系 設(shè)設(shè)“以太以太”參考系為參考系為 系系 實(shí)驗(yàn)室為實(shí)驗(yàn)室為 系系 s s 14-2 14-2 邁克耳孫邁克耳孫- -莫雷實(shí)驗(yàn)?zāi)讓?shí)驗(yàn) 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物

8、理學(xué) 第五版第五版 13 以后又有許多人在不同季節(jié)、時(shí)刻、以后又有許多人在不同季節(jié)、時(shí)刻、 方向上反復(fù)重做邁克爾孫方向上反復(fù)重做邁克爾孫- -莫雷實(shí)驗(yàn)近年莫雷實(shí)驗(yàn)近年 來(lái)來(lái), ,利用激光使這個(gè)實(shí)驗(yàn)的精度大為提高利用激光使這個(gè)實(shí)驗(yàn)的精度大為提高, , 但結(jié)論卻沒(méi)有任何變化但結(jié)論卻沒(méi)有任何變化 邁克爾孫邁克爾孫- -莫雷實(shí)驗(yàn)測(cè)莫雷實(shí)驗(yàn)測(cè) 到以太漂移速度為零到以太漂移速度為零, ,對(duì)以對(duì)以 太理論是一個(gè)沉重的打擊太理論是一個(gè)沉重的打擊, , 被人們稱為是籠罩在被人們稱為是籠罩在1919世紀(jì)世紀(jì) 物理學(xué)上空的一朵烏云物理學(xué)上空的一朵烏云. 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 1

9、4 邁克耳孫邁克耳孫莫雷實(shí)驗(yàn)?zāi)讓?shí)驗(yàn) 放棄哥放棄哥 白尼的白尼的 日心說(shuō)日心說(shuō) 放棄放棄 以太以太 第一朵烏云第一朵烏云 愛(ài)因斯坦：愛(ài)因斯坦：“以太是多余的以太是多余的” 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 15 愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦 20世紀(jì)最偉大的物世紀(jì)最偉大的物 理學(xué)家之一理學(xué)家之一, , 1905年、年、 1915年先后創(chuàng)立狹義和年先后創(chuàng)立狹義和 廣義相對(duì)論廣義相對(duì)論, , 1905年提年提 出了光量子假設(shè)出了光量子假設(shè), , 1921 年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng), , 還在量子理論方面有重還在量子理論方面有重 要貢獻(xiàn)要貢獻(xiàn) . （1879-1955）

10、 14-3 14-3 狹義相對(duì)論的基本原理狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換式洛倫茲變換式 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 16 真空中的光速是常量，沿各個(gè)方向真空中的光速是常量，沿各個(gè)方向 都等于都等于c ，與光源或觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，與光源或觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 無(wú)關(guān)無(wú)關(guān). 1 相對(duì)性原理相對(duì)性原理 物理定律在所有慣性系中都具有相物理定律在所有慣性系中都具有相 同的表達(dá)形式同的表達(dá)形式. 2 光速不變?cè)砉馑俨蛔冊(cè)?一狹義相對(duì)論的基本原理一狹義相對(duì)論的基本原理 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 17 關(guān)鍵概念：相對(duì)性和不變性關(guān)鍵概念：相對(duì)性和

11、不變性 . 伽利略變換與伽利略變換與狹義相對(duì)論的基本原理狹義相對(duì)論的基本原理 不符不符. 狹義相對(duì)論的基本原理狹義相對(duì)論的基本原理與實(shí)驗(yàn)事實(shí)與實(shí)驗(yàn)事實(shí) 相符合相符合. 這兩條基本原理是狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)這兩條基本原理是狹義相對(duì)論的基礎(chǔ). 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 18 二二 洛倫茲變換式洛倫茲變換式 符合相對(duì)論理論的時(shí)空變換關(guān)系符合相對(duì)論理論的時(shí)空變換關(guān)系 設(shè)設(shè) 時(shí)，時(shí)， 重合重合 ; 事件事件 P 的時(shí)空的時(shí)空 坐標(biāo)如圖所示坐標(biāo)如圖所示. 0 tt oo , z z y x x y v o o ss * ) , , , (tzyx ),(tzyxP 第十四章第

12、十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 19 )tx( tx xv v 2 1 yy zz )x c t( x c t t 2 2 2 1 v v 1 洛倫茲坐標(biāo)變換式洛倫茲坐標(biāo)變換式 cv 2 11 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 20 )tx(xv yy zz )x c t(t 2 v 正正 變變 換換 )tx(x v yy zz )x c t (t 2 v 逆逆 變變 換換 注注 意意 時(shí)時(shí), 轉(zhuǎn)換為伽利略變換式轉(zhuǎn)換為伽利略變換式. c v1 cv 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 21 1） 與與 成線性關(guān)系，但比例系數(shù)成

13、線性關(guān)系，但比例系數(shù) . 2） 時(shí)間不獨(dú)立，時(shí)間不獨(dú)立， 和和 變換相互交叉變換相互交叉. 3） 時(shí)，洛倫茲變換時(shí)，洛倫茲變換 伽利略變換。伽利略變換。 , txtx,1 xt cv 洛倫茲變換洛倫茲變換特點(diǎn)特點(diǎn) 意義：意義：基本的物理定律應(yīng)該在基本的物理定律應(yīng)該在洛倫茲變換洛倫茲變換下保下保 持持不變不變 . 這種不變顯示出物理定律對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng)這種不變顯示出物理定律對(duì)勻速直線運(yùn)動(dòng) 的對(duì)稱性的對(duì)稱性 相對(duì)論對(duì)稱性相對(duì)論對(duì)稱性 . 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 22 14-414-4 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀 單位：?jiǎn)挝唬?地物院地物院 姓名：姓名：

14、張傳瑜張傳瑜 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 23 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1、時(shí)間的延緩、時(shí)間的延緩 2、同時(shí)的相對(duì)性、同時(shí)的相對(duì)性 3、長(zhǎng)度的收縮、長(zhǎng)度的收縮 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 24 1、 時(shí)間的延緩時(shí)間的延緩 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 25 y x x y v o o s s d B 12 3 6 9 ),( 11 tx 發(fā)射光信號(hào)發(fā)射光信號(hào) ),( 22 tx 接受光信號(hào)接受光信號(hào) cdttt2 12 時(shí)間間隔時(shí)間間隔 s系 系(小車小車)同一同一地點(diǎn)地點(diǎn) B 發(fā)生兩事件發(fā)生兩事件 第

15、十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 26 x y o s d 12 3 6 9 12 3 6 9 1 x 2 x 12 3 6 9 在在 S 系（地面）中觀測(cè)兩事件系（地面）中觀測(cè)兩事件 ),(),( 2211 txtx )( 2 2 22 c x tt v ) ( 2 c x tt v 12 tttt 0 x 2 2 1 c t t v )( 2 1 11 c x tt v 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 27 x y o s d 12 3 6 9 12 3 6 9 1 x 2 x 12 3 6 9 y x x y v o o s s d B

16、 12 3 6 9 固有固有時(shí)間時(shí)間 ：同一地點(diǎn)同一地點(diǎn) 發(fā)生的發(fā)生的兩兩事件的時(shí)間事件的時(shí)間 間隔間隔 。 時(shí)間延緩時(shí)間延緩 ：運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng) 的鐘走得慢的鐘走得慢 。 0 ttt 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 28 例例 設(shè)想一光子宇宙飛船以設(shè)想一光子宇宙飛船以 速率相對(duì)地球作勻速直線運(yùn)動(dòng)速率相對(duì)地球作勻速直線運(yùn)動(dòng) ，我們?cè)?，我們?cè)?飛船上面飛船上面上了一節(jié)課上了一節(jié)課45 min, 則則地球上地球上的的 同學(xué)測(cè)這節(jié)課用去多少時(shí)間同學(xué)測(cè)這節(jié)課用去多少時(shí)間 ？ c8 . 0v min75min 8 . 01 45 1 2 2 2 c t t v 運(yùn)動(dòng)的鐘運(yùn)動(dòng)的鐘走慢

17、了。走慢了。 min45t 解解 設(shè)飛船為設(shè)飛船為 系、地球?yàn)橄怠⒌厍驗(yàn)?S 系系 S 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 29 3、 時(shí)，時(shí)， 。 cvtt 1、時(shí)間延緩是一種相對(duì)效應(yīng)時(shí)間延緩是一種相對(duì)效應(yīng) 。 2、時(shí)間的流逝不是絕對(duì)的，運(yùn)動(dòng)時(shí)間的流逝不是絕對(duì)的，運(yùn)動(dòng) 將改變時(shí)間的進(jìn)程。將改變時(shí)間的進(jìn)程。 小結(jié)小結(jié) 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 30 在一個(gè)慣性系同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)在一個(gè)慣性系同時(shí)發(fā)生的兩個(gè) 事件，在另一個(gè)慣性系是否同時(shí)事件，在另一個(gè)慣性系是否同時(shí)? 2、同時(shí)的相對(duì)性、同時(shí)的相對(duì)性 請(qǐng)思考請(qǐng)思考 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論

18、 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 31 事件事件 1 :車廂車廂后后壁接收器接收到光信號(hào)壁接收器接收到光信號(hào). 事件事件 2 :車廂車廂前前壁接收器接收到光信號(hào)壁接收器接收到光信號(hào). 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 32 S 系系 ( 地面參考系地面參考系 ) x y o 12 x y o v 12 3 6 9 12 3 6 9 12 3 6 9 ),( 1111 tzyx ),( 2222 tzyx 同時(shí)：同時(shí)： , 21 tt 系系 (車廂參考系車廂參考系 ) S v o 12 12 3 6 9 12 3 6 9 事件事件 2 事件事件 1 ),( 1111 tzy

19、x ),( 2222 tzyx x y 2 2 12 2 12 12 1 )()( c xx c tt tt v v 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 33 -不同時(shí)不同時(shí) -不同時(shí)不同時(shí)同地不同時(shí)同地不同時(shí) 同時(shí)不同地同時(shí)不同地1 221 ttxx 1 -同時(shí)同時(shí) -可能同時(shí)可能同時(shí) 同時(shí)同地同時(shí)同地 不同時(shí)不同地不同時(shí)不同地 討論討論 時(shí)時(shí) -同時(shí)同時(shí) ) ( 12 2 2 xx c tt v 1 221 ttxx 1 3 221 ttxx 1 2 221 ttxx 1 4 從從 系看系看 S 從從 系看系看 S 2 2 12 2 12 12 1 )()( c x

20、x c tt tt v v 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 34 結(jié)論結(jié)論 同時(shí)性具有相對(duì)意義同時(shí)性具有相對(duì)意義 沿兩個(gè)慣性系運(yùn)動(dòng)方向，沿兩個(gè)慣性系運(yùn)動(dòng)方向，不同地點(diǎn)不同地點(diǎn) 發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中 是是同時(shí)同時(shí)的，在另一慣性系中觀察則的，在另一慣性系中觀察則不同不同 時(shí)時(shí)，所以同時(shí)具有，所以同時(shí)具有相對(duì)相對(duì)意義；意義； 只有在只有在同一地點(diǎn)同一地點(diǎn)，同一時(shí)刻同一時(shí)刻發(fā)生的發(fā)生的 兩個(gè)事件，在其他慣性系中觀察也是兩個(gè)事件，在其他慣性系中觀察也是同同 時(shí)時(shí)的的. 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版

21、35 時(shí)序可不可以顛倒？時(shí)序可不可以顛倒？請(qǐng)思考請(qǐng)思考 2 12 2 12 12 1 )()( xx c tt tt v 分析：分析： 在在S系中看，如果事件系中看，如果事件A先發(fā)生，先發(fā)生，B后，即后，即12 tt 在在 系中看，系中看， S 0 12 tt 12 tt 即即A先，先，B后（正序）后（正序） 0 12 tt A， B同時(shí)發(fā)生同時(shí)發(fā)生即即 12 tt 0 12 ttA后，后，B先（倒序）先（倒序）即即 12 tt 根據(jù)根據(jù) x2-x1, v 的不同值，可有三種情況的不同值，可有三種情況 ? 12 tt 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 36 例：例：地

22、球上，地球上，x1處，處，t1時(shí)刻出生了一小孩小甲，時(shí)刻出生了一小孩小甲， x2處，處，t2時(shí)刻出生了一小孩小乙。時(shí)刻出生了一小孩小乙。 若若x2-x1=3000kmt2-t1=0.006s 在飛船上看，在飛船上看， 當(dāng)當(dāng)v=0.6c時(shí)，可得時(shí)，可得 0 12 tt 當(dāng)當(dāng)v=0.8c時(shí)，可得時(shí)，可得 0 12 tt 2 12 2 12 12 1 )()( xx c tt tt v 由由 時(shí)序顛倒了！時(shí)序顛倒了！ 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 37 分析：分析： 在在S系中，若系中，若12 tt A因（先），因（先），B果（后）果（后） 2 12 2 12 12 1

23、 )()( xx c tt tt v 由由 )( )()( 12 12 2 2 12 12 1 1 tt xx c tt tt v 有有 12 12 tt xx vs 令令信號(hào)速度信號(hào)速度 cvs 12 tt 12 tt 故故 與與 同號(hào)同號(hào) 結(jié)論：結(jié)論： 又又 cv 無(wú)因果關(guān)聯(lián)的事件無(wú)因果關(guān)聯(lián)的事件才可能發(fā)生時(shí)序變化。才可能發(fā)生時(shí)序變化。 有因果關(guān)聯(lián)的事件有因果關(guān)聯(lián)的事件時(shí)序不變時(shí)序不變. 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 38 長(zhǎng)度長(zhǎng)度的測(cè)量和的測(cè)量和同時(shí)性同時(shí)性概念密切相關(guān)概念密切相關(guān) 3、 長(zhǎng)度的收縮長(zhǎng)度的收縮( (動(dòng)尺變短動(dòng)尺變短) ) x y o z s

24、1 x 2 x 0 l y x v o z s 1 x 2 x 棒沿棒沿 軸對(duì)軸對(duì) 系靜止放置系靜止放置,在在 系中同時(shí)測(cè)得兩系中同時(shí)測(cè)得兩 端坐標(biāo)端坐標(biāo) 21, x x x O S S 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 39 2 2 12 120 1 )()( c txtx xxl v vv 設(shè)設(shè) 在在S系中某時(shí)刻系中某時(shí)刻 t 同時(shí)測(cè)得同時(shí)測(cè)得棒兩端坐棒兩端坐 標(biāo)為標(biāo)為x1、x2，則，則S系中測(cè)得棒長(zhǎng)系中測(cè)得棒長(zhǎng) l= x2 - x1， l與與l0的關(guān)系為：的關(guān)系為： 2 2 2 2 12 11 c l c xx vv 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué)

25、 第五版第五版 40 結(jié)論結(jié)論 長(zhǎng)度具有長(zhǎng)度具有相對(duì)相對(duì)意義意義 討論討論 2 2 0 1 c ll v 1 長(zhǎng)度收縮長(zhǎng)度收縮 ll0 v 2 如將物體固定于如將物體固定于 系系, ,由由 系測(cè)量系測(cè)量, ,同同 樣出現(xiàn)長(zhǎng)度收縮現(xiàn)象樣出現(xiàn)長(zhǎng)度收縮現(xiàn)象. S S 物體對(duì)觀察者向何處運(yùn)動(dòng)物體對(duì)觀察者向何處運(yùn)動(dòng), ,觀察者觀觀察者觀 測(cè)到在該方向上其長(zhǎng)度收縮測(cè)到在該方向上其長(zhǎng)度收縮. 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 41 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀 ( (1) ) 兩個(gè)事件在不同的慣性系看來(lái)，兩個(gè)事件在不同的慣性系看來(lái)， 它們的空間關(guān)系是相對(duì)的，時(shí)間關(guān)系也它們的

26、空間關(guān)系是相對(duì)的，時(shí)間關(guān)系也 是相對(duì)的，只有將空間和時(shí)間聯(lián)系在一是相對(duì)的，只有將空間和時(shí)間聯(lián)系在一 起才有意義起才有意義. ( (2) )時(shí)時(shí)空不互相獨(dú)立，而是不可分空不互相獨(dú)立，而是不可分 割的整體割的整體. ( (3) )光速光速 C 是建立不同慣性系間時(shí)空是建立不同慣性系間時(shí)空 變換的紐帶變換的紐帶. 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 42 ( (1) )相對(duì)論動(dòng)量遵循洛倫茲變換相對(duì)論動(dòng)量遵循洛倫茲變換 vv v mm m p 0 2 0 1 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) cvvv 0 mmp 一動(dòng)量與速度的關(guān)系一動(dòng)量與速度的關(guān)系 ( (2) )相對(duì)論質(zhì)量相對(duì)論質(zhì)量 2 0 1

27、m m 靜止質(zhì)量：靜止質(zhì)量：m0 14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)量和能量 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 43 物體相對(duì)于慣性系靜止時(shí)的質(zhì)量物體相對(duì)于慣性系靜止時(shí)的質(zhì)量 . 0 m 靜質(zhì)量靜質(zhì)量 : 結(jié)論結(jié)論: 質(zhì)量具有相對(duì)意義質(zhì)量具有相對(duì)意義. , ,可以認(rèn)為質(zhì)可以認(rèn)為質(zhì) 點(diǎn)的質(zhì)量是一個(gè)常量點(diǎn)的質(zhì)量是一個(gè)常量, ,牛頓力學(xué)仍然牛頓力學(xué)仍然 適用適用. . 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) cv 0 mm 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 44 三質(zhì)量與能量的關(guān)系三質(zhì)量與能量的關(guān)系 動(dòng)能定理動(dòng)能定理 pxx x px t p xFE 000 k

28、 dd d d dv設(shè)設(shè) 2 0 1 vm p pp)p(dddvvv v v v vv 022 0 2 0 k d 11c mm E 2 積分積分 2 0 2 0 2 0 k 1 1 cmcm m E 22 22 cv cv v 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 45 0 mm 2 0 2 0 2 0 k 1 1 cmcm m E 22 22 cv cv v )(cmcmmcE1 1 1 2 2 0 2 0 2 k 相對(duì)論相對(duì)論動(dòng)能動(dòng)能 2 0k 2 1 vvmEc 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 靜能量靜能量 2 00 cmE 物體物體靜止靜止時(shí)所具有的時(shí)所具有的能量能量. 第十四章第十四章 相對(duì)論相對(duì)論 物理學(xué)物理學(xué) 第五版第五版 46 2