大學(xué)物理第6章 相對(duì)論

1、回顧回顧 矢量性：矢量性：四個(gè)量都是矢量，有大小和方向四個(gè)量都是矢量，有大小和方向加減運(yùn)算遵循平行四邊形法則加減運(yùn)算遵循平行四邊形法則rarv某一時(shí)刻的某一時(shí)刻的瞬時(shí)量瞬時(shí)量不同時(shí)刻不同不同時(shí)刻不同過(guò)程量過(guò)程量 區(qū)別：區(qū)別：加速度加速度a位矢位矢r位移位移r 速度速度v 物理意義物理意義回顧回顧加速度加速度a位矢位矢r位移位移r 速度速度v1 1、已知運(yùn)動(dòng)函數(shù)，求位移、速度、加速度、已知運(yùn)動(dòng)函數(shù)，求位移、速度、加速度2 2、已知運(yùn)動(dòng)函數(shù)，求軌道（軌跡）方程、已知運(yùn)動(dòng)函數(shù)，求軌道（軌跡）方程ktzjtyitxtr)()()()( 運(yùn)動(dòng)函數(shù)運(yùn)動(dòng)函數(shù)( (運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程) )一、伽利略變換式一、伽

2、利略變換式 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀狹狹 義義 相相 對(duì)對(duì) 論論 基基 礎(chǔ)礎(chǔ)一、伽利略變換式一、伽利略變換式 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀大話相對(duì)一、伽利略變換式一、伽利略變換式 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀一、伽利略變換式一、伽利略變換式 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗之中，自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗之中，上帝說(shuō)上帝說(shuō)“讓牛頓降生吧讓牛頓降生吧”，一切就有了光明；一切就有了光明；以太以太理論理論黑體黑體輻射輻射牛頓牛頓愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦但是，光明并不久長(zhǎng)，但是，光明并不久長(zhǎng)，魔鬼又出現(xiàn)了，魔鬼又出現(xiàn)了，上帝咆哮說(shuō)：上帝咆哮說(shuō)：“讓愛(ài)因斯坦降生吧讓愛(ài)因斯坦

3、降生吧”，就恢復(fù)到現(xiàn)在這個(gè)樣子。就恢復(fù)到現(xiàn)在這個(gè)樣子。一、伽利略變換式一、伽利略變換式 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀這兩朵烏云是指什么呢？這兩朵烏云是指什么呢？熱輻射實(shí)驗(yàn)熱輻射實(shí)驗(yàn)邁克爾遜邁克爾遜- -莫雷實(shí)驗(yàn)?zāi)讓?shí)驗(yàn)后來(lái)的事實(shí)證明，正是這兩朵烏云發(fā)展成為一場(chǎng)革命后來(lái)的事實(shí)證明，正是這兩朵烏云發(fā)展成為一場(chǎng)革命的風(fēng)暴，的風(fēng)暴，物理學(xué)帶來(lái)偉大的新生。物理學(xué)帶來(lái)偉大的新生。烏云落地化為一埸烏云落地化為一埸春雨，澆灌著兩朵鮮花。春雨，澆灌著兩朵鮮花。分別指的是經(jīng)典物理在光以太和麥克斯韋分別指的是經(jīng)典物理在光以太和麥克斯韋- -玻爾茲曼能量玻爾茲曼能量均分學(xué)說(shuō)上遇到的難題。具體指的就是人們?cè)谶~克爾遜

4、均分學(xué)說(shuō)上遇到的難題。具體指的就是人們?cè)谶~克爾遜- -莫雷實(shí)驗(yàn)和黑體輻射研究中的困境。莫雷實(shí)驗(yàn)和黑體輻射研究中的困境。 相對(duì)論相對(duì)論量子力學(xué)量子力學(xué)一、伽利略變換式一、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 關(guān)于關(guān)于空間、時(shí)間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)空間、時(shí)間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)之間相互之間相互關(guān)系關(guān)系的現(xiàn)的現(xiàn)代物理理論代物理理論什么是相對(duì)論？什么是相對(duì)論？引言：引言：一、伽利略變換式一、伽利略變換式 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀一、牛頓的經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀一、牛頓的經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀 伽利略變換伽利略變換時(shí)間、空間、物質(zhì)是彼時(shí)間、空間、物質(zhì)是彼此獨(dú)立無(wú)關(guān)地存在著此獨(dú)立無(wú)關(guān)地存在著空間、時(shí)間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)空間、時(shí)間和

5、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)之間相互之間相互關(guān)系關(guān)系集中體現(xiàn)在集中體現(xiàn)在伽利略變換伽利略變換中中一、伽利略變換式一、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1.伽利略變換伽利略變換:物理事件的物理事件的時(shí)空坐標(biāo)時(shí)空坐標(biāo)不同慣性系對(duì)同一物理事件的描述的關(guān)系不同慣性系對(duì)同一物理事件的描述的關(guān)系),(tzyx),(tzyx運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的靜止參考系、運(yùn)動(dòng)參考系也是相對(duì)的靜止參考系、運(yùn)動(dòng)參考系也是相對(duì)的 例如：一只行進(jìn)的船升旗例如：一只行進(jìn)的船升旗即即0rrrrrr0即相對(duì)位移即相對(duì)位移旗幟相對(duì)船的位旗幟相對(duì)船的位移移r即牽連位移即牽連位移船相對(duì)對(duì)岸的位船相對(duì)對(duì)岸的位移移0r即絕對(duì)位移即絕對(duì)位移旗幟相對(duì)岸的

6、位移旗幟相對(duì)岸的位移r相對(duì)牽連絕對(duì)rrr1）、位移變換關(guān)系、位移變換關(guān)系yyxo2 2）、速度變換關(guān)系）、速度變換關(guān)系3 3）、加速度的變換關(guān)系）、加速度的變換關(guān)系絕對(duì)速度絕對(duì)速度牽連速度牽連速度相對(duì)速度相對(duì)速度絕對(duì)絕對(duì)加速度加速度牽連牽連加速度加速度相對(duì)相對(duì)加速度加速度0aaatrtrtr0u0t伽利略變換伽利略變換1伽利略坐標(biāo)變換伽利略坐標(biāo)變換 oo0tt與與 重合重合txxuyy zz tt 位置坐標(biāo)變換公式位置坐標(biāo)變換公式 討論：討論：1）伽利略變換中蘊(yùn)）伽利略變換中蘊(yùn)含的經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀；含的經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀；2）證明）證明力學(xué)相對(duì)性原理力學(xué)相對(duì)性原理.x xy yuo oz z ss*

7、) , , (),(zyxzyxPx xt vz z yy一、伽利略變換式一、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2.伽利略變換中蘊(yùn)含的經(jīng)典力學(xué)伽利略變換中蘊(yùn)含的經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀時(shí)空觀 1）同時(shí)性是絕對(duì)的）同時(shí)性是絕對(duì)的 2）空間的量度是絕對(duì)的，與參考系無(wú)關(guān)；）空間的量度是絕對(duì)的，與參考系無(wú)關(guān)； 3）時(shí)間的量度也是絕對(duì)的，與參考系無(wú)關(guān)）時(shí)間的量度也是絕對(duì)的，與參考系無(wú)關(guān) .txxuyy zz tt 時(shí)間、空間、物質(zhì)是彼此獨(dú)立無(wú)關(guān)地存時(shí)間、空間、物質(zhì)是彼此獨(dú)立無(wú)關(guān)地存在著，在著，時(shí)間、空間的測(cè)量是絕對(duì)的時(shí)間、空間的測(cè)量是絕對(duì)的，與，與參考系的選擇無(wú)關(guān)參考系的選擇無(wú)關(guān)絕對(duì)絕對(duì)時(shí)空觀時(shí)空觀一

8、、伽利略變換式一、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 對(duì)于任何對(duì)于任何慣性參照系慣性參照系 , 牛頓力學(xué)的規(guī)律都具有牛頓力學(xué)的規(guī)律都具有相同的形式相同的形式 . 這就是經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理這就是經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理 . 相對(duì)于不同的參考系相對(duì)于不同的參考系 , 經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律是一樣經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律是一樣的嗎？定律的數(shù)學(xué)形式是完全一樣的嗎的嗎？定律的數(shù)學(xué)形式是完全一樣的嗎 ？牛頓力學(xué)的回答牛頓力學(xué)的回答:3.伽利略變換可用來(lái)證明伽利略變換可用來(lái)證明力學(xué)相對(duì)性原理力學(xué)相對(duì)性原理問(wèn)題起源問(wèn)題起源:一、伽利略變換式一、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ttzzyyutxx uvv

9、坐標(biāo)坐標(biāo)變換變換公式公式速度速度變換變換公式公式zzyyxxvvvvuvv加速度加速度變換公式變換公式zzyyxxaaaadtudaa方法：推導(dǎo)出加速度變換公式方法：推導(dǎo)出加速度變換公式一、伽利略變換式一、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zzaayyaa xxaa加速度變換公式加速度變換公式aaamF amF 結(jié)論：在兩相互作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中，結(jié)論：在兩相互作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中，力學(xué)規(guī)律具有相同的形式力學(xué)規(guī)律具有相同的形式.x xy yuo oz z ss*) , , (),(zyxzyxPx xt vz z yy一、伽利略變換式一、伽利略變換式 牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的

10、絕對(duì)時(shí)空觀 相對(duì)于不同的參考系相對(duì)于不同的參考系 , 長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果是一樣的嗎是一樣的嗎? 絕對(duì)時(shí)空概念：時(shí)間和空間的量度和參考系無(wú)絕對(duì)時(shí)空概念：時(shí)間和空間的量度和參考系無(wú)關(guān)關(guān) , 長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量是絕對(duì)的長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量是絕對(duì)的.牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓的絕對(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)性原理二二 經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀實(shí)踐已證明實(shí)踐已證明 , 絕對(duì)時(shí)空觀是不正確的絕對(duì)時(shí)空觀是不正確的.討論討論二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換1.狹義相對(duì)論提出的背景狹義相對(duì)論提出的背景開(kāi)爾文勛爵的著名演講：開(kāi)爾文勛爵的

11、著名演講： “物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，下面只剩下裝飾工作了物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，下面只剩下裝飾工作了”19世紀(jì)中葉，麥克斯韋建立電磁場(chǎng)理論。世紀(jì)中葉，麥克斯韋建立電磁場(chǎng)理論。1）大背景：經(jīng)典物理學(xué)臻于完美）大背景：經(jīng)典物理學(xué)臻于完美“但物理學(xué)晴朗的天空中還有兩朵但物理學(xué)晴朗的天空中還有兩朵小小的令人不安的烏云小小的令人不安的烏云”熱輻射實(shí)驗(yàn)熱輻射實(shí)驗(yàn)邁克爾遜邁克爾遜- -莫雷實(shí)驗(yàn)?zāi)讓?shí)驗(yàn)二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換1.狹義相對(duì)論提出的背景狹義相對(duì)論提出的背景2）直接原因：電磁場(chǎng)理論與伽利略變換的矛盾）直接原因：電磁場(chǎng)理論與伽利略變換的矛盾 問(wèn)題問(wèn)題1：對(duì)

12、于不同的慣性系，電磁現(xiàn)象基本規(guī)律的形：對(duì)于不同的慣性系，電磁現(xiàn)象基本規(guī)律的形 式是一樣的嗎式是一樣的嗎 ？矛盾矛盾1 利用伽利略變換對(duì)電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律進(jìn)行變換，利用伽利略變換對(duì)電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律進(jìn)行變換，發(fā)現(xiàn)這些規(guī)律對(duì)不同的慣性系不具有相同的形式。發(fā)現(xiàn)這些規(guī)律對(duì)不同的慣性系不具有相同的形式。二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換光速為光速為c光速為光速為ccuX麥克斯韋電磁場(chǎng)理論麥克斯韋電磁場(chǎng)理論: :問(wèn)題問(wèn)題2：對(duì)于兩個(gè)不同的慣性參考系：對(duì)于兩個(gè)不同的慣性參考系 , 光速滿足伽利略光速滿足伽利略 變換嗎變換嗎 ？真空中的光速真空中的光速m/s10998. 2

13、1800c矛盾矛盾2?u cc二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換（3）力學(xué)滿足相對(duì)性原理只是偶然，相對(duì)性原理不）力學(xué)滿足相對(duì)性原理只是偶然，相對(duì)性原理不是普遍原理，電磁學(xué)理論只在是普遍原理，電磁學(xué)理論只在特殊的慣性系特殊的慣性系中成立。中成立。解決矛盾的可能方案：解決矛盾的可能方案：矛盾實(shí)質(zhì)：矛盾實(shí)質(zhì)： 經(jīng)典力學(xué)的經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理相對(duì)性原理與麥?zhǔn)吓c麥?zhǔn)想姶爬碚撾姶爬碚摰拿艿拿埽?）電磁學(xué)理論需要修正）電磁學(xué)理論需要修正 （2）伽利略變換和牛頓力學(xué)的時(shí)空觀有問(wèn)題。）伽利略變換和牛頓力學(xué)的時(shí)空觀有問(wèn)題。二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛

14、倫茲變換洛倫茲變換 愛(ài)因斯坦的愛(ài)因斯坦的哲學(xué)觀念：哲學(xué)觀念：自然自然界應(yīng)當(dāng)是和諧而簡(jiǎn)單的界應(yīng)當(dāng)是和諧而簡(jiǎn)單的. 理論特色：理論特色：出于簡(jiǎn)單而歸于出于簡(jiǎn)單而歸于深?yuàn)W深?yuàn)W.Albert Einstein ( 1879 1955 ) 20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家, 于于1905年和年和1915年先后創(chuàng)立了狹義相年先后創(chuàng)立了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論對(duì)論和廣義相對(duì)論, 他于他于1905年提年提出了光量子假設(shè)出了光量子假設(shè), 為此他于為此他于1921年年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng), 他還在量子他還在量子理論方面具有很多的重要的貢獻(xiàn)理論方面具有很多的重要的貢獻(xiàn) .二、狹義相對(duì)論的基

15、本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換2.狹義相對(duì)論的基本原理狹義相對(duì)論的基本原理（兩個(gè)基本假設(shè)）（兩個(gè)基本假設(shè)） 1）愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理：物理定律在愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理：物理定律在所有所有的的慣性系中都具有相同的表達(dá)形式慣性系中都具有相同的表達(dá)形式 . 2）光速不變?cè)恚汗馑俨蛔冊(cè)恚?真空中的光速是常量，它真空中的光速是常量，它與光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，即不依賴于慣性系的與光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，即不依賴于慣性系的選擇選擇.光速光速在在任何任何慣性系中均為同一慣性系中均為同一常量常量 相對(duì)性原理是自然界的普遍規(guī)律相對(duì)性原理是自然界的普遍規(guī)律. 所有的慣性參考系都是等價(jià)的所有的慣

16、性參考系都是等價(jià)的 .伽利略變換與伽利略變換與狹義相對(duì)論的基本原理不符狹義相對(duì)論的基本原理不符 .二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換回顧：回顧：絕對(duì)絕對(duì)時(shí)空觀時(shí)空觀伽利略變換伽利略變換力學(xué)相對(duì)性力學(xué)相對(duì)性原理原理txxuyy zz tt 二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換cu2113.洛倫茲變換式洛倫茲變換式z z yx xyuo o ss*) , , , (tzyx),(tzyxP)(12txtxxuuyy zz )(1222xctxcttuu 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)

17、如圖所示 .0tt,oo二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換)(txxuyy zz )(2xcttu正正變變換換) (txxu yy zz ) (2xcttu逆逆 變變 換換z z yx xyuo o ss*) , , , (tzyx),(tzyxP二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換4.洛倫茲變換洛倫茲變換特點(diǎn)特點(diǎn)cu3） 時(shí)，洛倫茲變換時(shí)，洛倫茲變換 伽利略變換。伽利略變換。 討論討論1） 時(shí)間、空間的測(cè)量不是獨(dú)立時(shí)間、空間的測(cè)量不是獨(dú)立2）真空中的光速是物體運(yùn)動(dòng)速度的極限真空中的光速是物體運(yùn)動(dòng)速度的極限二、狹義相對(duì)論的基

18、本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換ttzzyyutxx伽利略變換伽利略變換2222211cuxcuttzzyycuutxx 1)1 (22 cucu 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 . 二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換5. 5. 相對(duì)論速度變換相對(duì)論速度變換在在S系中：系中：在在S系中：系中：z z yx xyuo o ss*) , , , (tzyx),(tzyxP),(zyxvvv),(zyxvvv二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換t d

19、zdvt dydvt dxdvzyx在在S系中：系中：思路：用速度分量思路：用速度分量定義定義洛侖茲坐標(biāo)變換公式洛侖茲坐標(biāo)變換公式在在S系中：系中：dtdzvdtdyvdtdxvzyx二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換t dxdvxdtdxcuudtdx21xxvv 2222211cuxcuttcuutxxxxxvcuuvv21 dtt ddtxd二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換t dyddttddtyd22211cudtdxcudtdy22211cuvcuvvxyyyyvv yy 2221cuxcutt二、狹義相對(duì)論的

20、基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換洛侖茲速度變換式洛侖茲速度變換式xxxvcuuvv21 22211cuvcuvvxyy 22211cuvcuvvxzz xxxvcuuvv 2122211cuvcuvvxyy 22211cuvcuvvxzz 逆變換逆變換正變換正變換二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換例例 ：設(shè)想一飛船以：設(shè)想一飛船以0.80c 的速度在地球上空飛行，的速度在地球上空飛行， 如果這時(shí)從飛船上沿速度方向發(fā)射一物體，物體如果這時(shí)從飛船上沿速度方向發(fā)射一物體，物體 相對(duì)飛船速度為相對(duì)飛船速度為0.90c 。問(wèn)：從地面上看，物體速度

21、多大？問(wèn)：從地面上看，物體速度多大？c80. 0c90. 0sS 二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換解解：選飛船參考系為選飛船參考系為S系系cu80.0 cvx90. 0 cvx99.0地面參考系為地面參考系為S系系xxxvcuuvv 21xv uSSxx 二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換下列幾種說(shuō)法下列幾種說(shuō)法（1 1）所有慣性系，對(duì)于基本物理規(guī)律都是等價(jià)的。）所有慣性系，對(duì)于基本物理規(guī)律都是等價(jià)的。（2 2）光在真空中的速度與光的頻率、光源的運(yùn)動(dòng)狀

22、）光在真空中的速度與光的頻率、光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。態(tài)無(wú)關(guān)。（3 3）在任何慣性系中，光在真空中沿任何方向的）在任何慣性系中，光在真空中沿任何方向的傳播速度都相同。傳播速度都相同。其中那些說(shuō)法是正確的？其中那些說(shuō)法是正確的？（A A）只有（）只有（1 1）、（）、（2 2）正確。）正確。（B B）只有（）只有（1 1）、（）、（3 3）正確。）正確。（C C）只有（）只有（2 2）、（）、（3 3）正確。）正確。（D D）三種說(shuō)法都正確。）三種說(shuō)法都正確。二、狹義相對(duì)論的基本原理二、狹義相對(duì)論的基本原理 洛倫茲變換洛倫茲變換如果你以接近于光速的速度朝一星體飛行，你是否如果你以接近于光速的速度朝一

23、星體飛行，你是否可以根據(jù)下述變化發(fā)覺(jué)自己是在運(yùn)動(dòng)可以根據(jù)下述變化發(fā)覺(jué)自己是在運(yùn)動(dòng) A你的質(zhì)量在增加你的質(zhì)量在增加B你的心臟跳動(dòng)在慢下來(lái)你的心臟跳動(dòng)在慢下來(lái)C你在變小你在變小D以上三種變化同時(shí)發(fā)生以上三種變化同時(shí)發(fā)生E你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度你永遠(yuǎn)不能由自身的變化知道你的速度三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）2222211cuxcuttzzyycuutxx 1.狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)2.2.洛侖茲變換式洛侖茲變換式3.3.洛侖茲速度變換式洛侖茲速度變換式小結(jié)：小結(jié)：三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）洛侖茲變換中蘊(yùn)含的

24、洛侖茲變換中蘊(yùn)含的 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀1.同時(shí)的相對(duì)性同時(shí)的相對(duì)性2.時(shí)間度量的相對(duì)性時(shí)間度量的相對(duì)性3.空間度量的相對(duì)性空間度量的相對(duì)性相對(duì)論相對(duì)論效應(yīng)效應(yīng)三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）1. 同時(shí)的相對(duì)性同時(shí)的相對(duì)性事件事件 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).三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）事件事件 2 ),(1111tzyx),(2222tzyx 系系 (車廂參考系車廂參考系 )S 系系 ( 地面參考系地面參考系 ),(11

25、11tzyx事件事件 1),(2222tzyxSu x y o121236912369 x y o12xyou123691236912369 證明：證明：012ttt012ttt時(shí)，時(shí)，三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）221xctu0122xcu012ttt012xxx 得證：一慣性系中的得證：一慣性系中的不同地點(diǎn)不同地點(diǎn)的同時(shí)事件，在另一的同時(shí)事件，在另一慣性系中觀測(cè)結(jié)果不同時(shí)。慣性系中觀測(cè)結(jié)果不同時(shí)。2221cuxcutt12ttt222221cuxcut221211cuxcut三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）結(jié)論結(jié)論 ：同時(shí)具有相對(duì)意義。同

26、時(shí)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， （1）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)慣性系發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中是中是同時(shí)同時(shí)的，的， 在另一慣性系中觀察則在另一慣性系中觀察則不同時(shí)不同時(shí)；（2）只有在）只有在同一地點(diǎn)同一地點(diǎn)， 同一同一時(shí)刻發(fā)生的兩個(gè)事件，時(shí)刻發(fā)生的兩個(gè)事件，在其他慣性系中觀察也是在其他慣性系中觀察也是同時(shí)同時(shí)的的 .012ttt012xxx0122xcttu在在 S 系系:在在 系系同時(shí)同地同時(shí)同地發(fā)生的兩事件發(fā)生的兩事件S三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）運(yùn)運(yùn) 動(dòng)動(dòng) 的的 鐘鐘 走走 得得 慢慢2. 時(shí)間延緩效應(yīng)

27、時(shí)間延緩效應(yīng)三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）在在 S 系中觀測(cè)兩事件系中觀測(cè)兩事件),(),(2211txtxs系系同一同一地點(diǎn)地點(diǎn) B 發(fā)生兩事件發(fā)生兩事件), (22tx), (11tx發(fā)射一光信號(hào)發(fā)射一光信號(hào)接受一光信號(hào)接受一光信號(hào)12ttt時(shí)間間隔時(shí)間間隔xyosd12369123691x2x12369 yx xyuoossdB1236912ttt時(shí)間間隔時(shí)間間隔21xx tt求求 和和 的關(guān)系的關(guān)系三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）012xxx12ttt221xcttu在在 S 系系 tt時(shí)間測(cè)量的相對(duì)性時(shí)間測(cè)量的相對(duì)性三、狹義相對(duì)論效應(yīng)

28、（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀） 同一同一地點(diǎn)發(fā)生的地點(diǎn)發(fā)生的兩兩事件事件的時(shí)間間隔的時(shí)間間隔 .固有時(shí)間固有時(shí)間xyosd12369123691x2x12369201tt固有固有時(shí)間時(shí)間21tt相對(duì)于兩事件相對(duì)于兩事件靜止的鐘靜止的鐘測(cè)得的時(shí)間測(cè)得的時(shí)間間隔；間隔；三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀） 3） 時(shí)，時(shí)， .cu tt2）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) . 1）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.說(shuō)明說(shuō)明相對(duì)論效應(yīng)：相對(duì)論效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的鐘走得的鐘走得慢慢 時(shí)間延緩時(shí)間延緩201tt固有時(shí)最

29、短固有時(shí)最短 三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）例例6.1 6.1 一飛船以一飛船以9 910103 3m/sm/s的速率相對(duì)與地面勻速飛行的速率相對(duì)與地面勻速飛行, ,飛船上的鐘走了飛船上的鐘走了5s5s, ,地面上的鐘經(jīng)過(guò)了多少時(shí)間？地面上的鐘經(jīng)過(guò)了多少時(shí)間？為固有時(shí)st5221cutt )(000000002. 5s飛船的時(shí)間延緩飛船的時(shí)間延緩/膨脹效應(yīng)實(shí)際上很難測(cè)出膨脹效應(yīng)實(shí)際上很難測(cè)出uSSxx 解解：選飛機(jī)參考系為選飛機(jī)參考系為S系系地面參考系為地面參考系為S系系1S系系中發(fā)生的兩個(gè)事件中發(fā)生的兩個(gè)事件 和和 。若。若S系以高系以高速速u相對(duì)相對(duì)S系系沿沿x軸

30、軸方向運(yùn)動(dòng)，方向運(yùn)動(dòng)，S系系測(cè)得這兩個(gè)事件測(cè)得這兩個(gè)事件必必定定是（是（ ）。）。A. 同時(shí)同時(shí)事件事件B.不同地點(diǎn)不同地點(diǎn)發(fā)生的發(fā)生的同時(shí)同時(shí)事件事件C.即即非同時(shí)非同時(shí)，也，也非同地非同地D.無(wú)法確定無(wú)法確定),(11txP),(22txP2uu)(1ctxx2uu)(1ctxx2uu)(12cxctt1時(shí)序與因果律時(shí)序與因果律子彈子彈 前前事件事件1：開(kāi)槍開(kāi)槍),(11tx在在S中：中：12tt 后后事件事件2：鳥(niǎo)死鳥(niǎo)死),(22tx2221212121)()(cucxxutttt 由因果律聯(lián)系的兩事件的時(shí)序是否會(huì)顛倒？由因果律聯(lián)系的兩事件的時(shí)序是否會(huì)顛倒？在在S中：是否能發(fā)生先鳥(niǎo)死，后

31、開(kāi)槍？中：是否能發(fā)生先鳥(niǎo)死，后開(kāi)槍？在在S中：中：先先開(kāi)槍，開(kāi)槍，后后鳥(niǎo)死鳥(niǎo)死1221221212121)()(1)(cuttcxxutttt 1212ttxxv 子彈速度子彈速度信號(hào)傳遞速度信號(hào)傳遞速度2221211cucuv)tt ( 0 12tt 所以由因果率聯(lián)系的兩事件的時(shí)序不會(huì)顛倒。所以由因果率聯(lián)系的兩事件的時(shí)序不會(huì)顛倒。在在SS系中：仍然是開(kāi)槍在前，鳥(niǎo)死在后。系中：仍然是開(kāi)槍在前，鳥(niǎo)死在后。2221212121)()(cucxxutttt 分析：分析：1某種介子靜止時(shí)的壽命是某種介子靜止時(shí)的壽命是 ，如它，如它以速度以速度 的速度運(yùn)動(dòng)，它的速度運(yùn)動(dòng)，它能飛行的距離能飛行的距離s為（

32、為（ ）s10-818102smm56A.m2B.m310C.m5D.1例例6.2 6.2 帶正電的帶正電的 介子是一種不穩(wěn)定的粒子。當(dāng)它靜止介子是一種不穩(wěn)定的粒子。當(dāng)它靜止時(shí)，平均壽命為時(shí)，平均壽命為 ，過(guò)后即發(fā)生衰變。今產(chǎn)生，過(guò)后即發(fā)生衰變。今產(chǎn)生一束一束 介子，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得它的速率為介子，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得它的速率為u u0.99c0.99c，并測(cè)，并測(cè)得它在衰變前通過(guò)的平均距離為得它在衰變前通過(guò)的平均距離為52m52m。這些測(cè)量結(jié)果是否。這些測(cè)量結(jié)果是否一致？一致？s8105 . 2221cutt st8105 . 2固有時(shí)固有時(shí)s7108 . 1通過(guò)的平均距離：通過(guò)的平均距離：tuSm53

33、與實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好的符合！與實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好的符合！1一對(duì)雙生兄弟一對(duì)雙生兄弟:“:“明明明明”和和“亮亮亮亮”, ,在他們?cè)谒麄?020歲生曰歲生曰的時(shí)候的時(shí)候 , ,明明坐宇宙飛船去作一次星際旅游明明坐宇宙飛船去作一次星際旅游, ,飛船一飛船一去一回作勻速直線運(yùn)動(dòng)去一回作勻速直線運(yùn)動(dòng), ,速度為速度為0.9998C.0.9998C.明明在天上明明在天上過(guò)了一年過(guò)了一年, ,回到地球時(shí)回到地球時(shí), ,亮亮已多大年齡亮亮已多大年齡? ?雙生子效應(yīng)雙生子效應(yīng)1S系系年10t年年509998. 011)(1220cutt你怎么這你怎么這樣老了！樣老了！老朽老朽70歲了！歲了！亮亮亮亮S系系1S系系年10t

34、年年509998. 011)(12200cutt你怎么這你怎么這樣老了！樣老了！老朽老朽70歲了！歲了！S系系亮亮亮亮三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）物理學(xué)的角度看物理學(xué)的角度看來(lái)自星星的你來(lái)自星星的你三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）物理學(xué)的角度看物理學(xué)的角度看來(lái)自星星的你來(lái)自星星的你1、地外文明存在性、地外文明存在性2、若存在應(yīng)該何種樣子、若存在應(yīng)該何種樣子3、時(shí)間膨脹、時(shí)間膨脹4、時(shí)空穿梭、時(shí)空穿梭5、意念移物、意念移物三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）3. 長(zhǎng)度收縮長(zhǎng)度收縮效應(yīng)效應(yīng)xyozs標(biāo)尺相對(duì)標(biāo)尺相對(duì) 系靜止系靜

35、止s測(cè)量為兩個(gè)事件測(cè)量為兩個(gè)事件),(),(2211txtx要求要求21tt 1 x2 x y xu o z s1x2x12xxl在在 S 系中測(cè)量系中測(cè)量12xxl在在 系中測(cè)量系中測(cè)量s 長(zhǎng)度長(zhǎng)度的測(cè)量是和的測(cè)量是和同時(shí)性同時(shí)性概念密切相關(guān)概念密切相關(guān).三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）21txxu21txxu1212xxxx12xxl212121)ttxxu(21l長(zhǎng)度測(cè)量的長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)性相對(duì)性結(jié)論：結(jié)論：三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）201 ll固有固有長(zhǎng)度長(zhǎng)度固有固有長(zhǎng)度：靜止時(shí)所測(cè)得的長(zhǎng)度長(zhǎng)度：靜止時(shí)所測(cè)得的長(zhǎng)度 .21ll12xx

36、l12xxlxyozs1 x2 x0l y xu o z s1x2x相對(duì)相對(duì)靜止靜止的參考系測(cè)得的兩事件的的參考系測(cè)得的兩事件的空間間隔；本征長(zhǎng)度空間間隔；本征長(zhǎng)度三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀） 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) . 10ll 洛倫茲收縮洛倫茲收縮: 運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上運(yùn)動(dòng)方向上發(fā)生長(zhǎng)度收縮發(fā)生長(zhǎng)度收縮 . 長(zhǎng)度收縮是一種長(zhǎng)度收縮是一種相對(duì)相對(duì)效應(yīng)效應(yīng).說(shuō)明說(shuō)明201 ll0l固有長(zhǎng)度固有長(zhǎng)度最長(zhǎng)最長(zhǎng)三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）例例6.3 6.3 固有長(zhǎng)度為固有長(zhǎng)度為5m5m的飛船以的飛船以 的速率相對(duì)的速率相對(duì)于地面勻速飛行時(shí)，從地

37、面上測(cè)量，它的長(zhǎng)度是多少？于地面勻速飛行時(shí)，從地面上測(cè)量，它的長(zhǎng)度是多少？smu/1093ml50固有長(zhǎng)度固有長(zhǎng)度2201cullm999999998. 4解：解：三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）m2/2yxllm2/2yyll在在 S 系系 例例6.4 一長(zhǎng)為一長(zhǎng)為 1 m 的棒靜止地放在的棒靜止地放在 平面內(nèi)，平面內(nèi)，在在 系的觀察者測(cè)得此棒與系的觀察者測(cè)得此棒與 軸成軸成 角，試問(wèn)從角，試問(wèn)從 S 系的觀察者來(lái)看，此棒的長(zhǎng)度以及棒與系的觀察者來(lái)看，此棒的長(zhǎng)度以及棒與 Ox 軸的夾角軸的夾角是多少？設(shè)想是多少？設(shè)想 系相對(duì)系相對(duì) S 系的運(yùn)動(dòng)速度系的運(yùn)動(dòng)速度 . 2

38、3cv45yxOxOSSvx xy yo o xl yl解：解：在在 系系m1l,45Sm79. 022yxlll43.63arctanxyll221cvllxxm4/2三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）物理世界奇遇記物理世界奇遇記 -城市速度極限城市速度極限湯普金湯普金斯先生斯先生 三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀） 自行車和車上的自行車和車上的年輕人在運(yùn)動(dòng)方向上年輕人在運(yùn)動(dòng)方向上都難以置信地縮扁了都難以置信地縮扁了. -運(yùn)動(dòng)物體的收縮運(yùn)動(dòng)物體的收縮 三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）街道縮短了街道縮短了 商店的櫥窗變得像商店

39、的櫥窗變得像一條條狹縫一條條狹縫人行道上步行的人人行道上步行的人則變成他有生以來(lái)則變成他有生以來(lái)第一次見(jiàn)到的細(xì)高第一次見(jiàn)到的細(xì)高條條 -相對(duì)性相對(duì)性三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）狹義相對(duì)論時(shí)空觀狹義相對(duì)論時(shí)空觀2 2、相對(duì)于相對(duì)于觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)的慣性系沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度對(duì)觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)的慣性系沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度對(duì)觀測(cè)者來(lái)說(shuō)收縮了。觀測(cè)者來(lái)說(shuō)收縮了。1 1、相對(duì)于相對(duì)于觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)的慣性系的時(shí)鐘系統(tǒng)對(duì)觀測(cè)者觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)的慣性系的時(shí)鐘系統(tǒng)對(duì)觀測(cè)者來(lái)說(shuō)變慢了。來(lái)說(shuō)變慢了。3 3、沒(méi)有、沒(méi)有“絕對(duì)絕對(duì)”的時(shí)間、的時(shí)間、“絕對(duì)絕對(duì)”的空間。長(zhǎng)度收的空間。長(zhǎng)度收縮和時(shí)間的膨脹是相對(duì)的?？s和時(shí)間的

40、膨脹是相對(duì)的。三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀： 時(shí)間、空間不是絕對(duì)不變的，而是與物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、空間不是絕對(duì)不變的，而是與物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。有關(guān)。 1） 兩個(gè)事件在不同的慣性系看來(lái)，它們的空間兩個(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)系也是相對(duì)的，只有將空間和關(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)系在一起才有意義時(shí)間聯(lián)系在一起才有意義. 2）時(shí)時(shí)空不互相獨(dú)立空不互相獨(dú)立，而是不可分割的整體，而是

41、不可分割的整體. 3）光速光速 C 是建立不同慣性系間時(shí)空變換的紐帶是建立不同慣性系間時(shí)空變換的紐帶.三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）洛侖茲變換中蘊(yùn)含的洛侖茲變換中蘊(yùn)含的 狹義相對(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀1.同時(shí)的相對(duì)性同時(shí)的相對(duì)性2.時(shí)間延緩時(shí)間延緩3.長(zhǎng)度收縮長(zhǎng)度收縮相對(duì)論相對(duì)論效應(yīng)效應(yīng)201 ll201tt三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）212212121)(xxcttttu12xx212121)ttxxu(201 ll201tt三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀） x y oxyo12u討論：討論： 火車勻速，車廂

42、里的人觀察到車頭車尾同時(shí)遭火車勻速，車廂里的人觀察到車頭車尾同時(shí)遭雷擊，請(qǐng)問(wèn)從地面觀察者來(lái)看，是否同時(shí)？若不同時(shí)，雷擊，請(qǐng)問(wèn)從地面觀察者來(lái)看，是否同時(shí)？若不同時(shí)，何處先被雷擊？何處先被雷擊？212212121) (xxcttttu三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）習(xí)題習(xí)題 地球觀察者發(fā)現(xiàn)速率為地球觀察者發(fā)現(xiàn)速率為0.60c0.60c向東航向東航行的宇宙飛船將在行的宇宙飛船將在5s5s后同一個(gè)以后同一個(gè)以0.80c0.80c向向西飛行的彗星相撞。西飛行的彗星相撞。（1）飛船中的人們看到彗星以多大速率）飛船中的人們看到彗星以多大速率向向他們接他們接近。近。（2）按照飛船的鐘，

43、還有多少時(shí)間允許他們規(guī)避）按照飛船的鐘，還有多少時(shí)間允許他們規(guī)避三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）S Sxx解解：選飛船參考系為選飛船參考系為S系系地球參考系為地球參考系為S系系cu6.0cvx8 . 0 xxxvcuuvv21c95. 0 （1）飛船中的人們看到彗星以多大速率）飛船中的人們看到彗星以多大速率 向他們接近。向他們接近。c6 . 0c8 . 0三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）三、狹義相對(duì)論效應(yīng)（時(shí)空觀）（2）按照飛船的鐘，還有多少時(shí)間允許他們規(guī)避）按照飛船的鐘，還有多少時(shí)間允許他們規(guī)避2201cutt為固有時(shí)05tst此題中此題中st40S Sxxc6 . 0c

44、8 . 0小結(jié)小結(jié)2.時(shí)間延緩時(shí)間延緩相對(duì)論相對(duì)論效應(yīng)效應(yīng)212212121)(xxcttttu12xx212121)ttxxu(201 ll201tt1.同時(shí)的相對(duì)性同時(shí)的相對(duì)性3.長(zhǎng)度收縮長(zhǎng)度收縮大學(xué)物理大學(xué)物理作業(yè)作業(yè)No.2 狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論一、一、3 二、二、1P195 6.4 6.5作作業(yè)業(yè)2.時(shí)間延緩時(shí)間延緩相對(duì)論相對(duì)論效應(yīng)效應(yīng)212212121)(xxcttttu12xx212121)ttxxu(201 ll201tt1.同時(shí)的相對(duì)性同時(shí)的相對(duì)性3.長(zhǎng)度收縮長(zhǎng)度收縮回顧回顧 牛頓定律與光速極限的牛頓定律與光速極限的矛盾矛盾tvC0vo物體恒力作用下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)物體恒力作

45、用下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)引言：引言：amtpFvvvddatt0vv1. 相對(duì)論質(zhì)量相對(duì)論質(zhì)量2201cvmm0m靜質(zhì)量靜質(zhì)量 ：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 .v：物體相對(duì)于某慣性系的速率：物體相對(duì)于某慣性系的速率質(zhì)量不是一個(gè)質(zhì)量不是一個(gè)絕對(duì)絕對(duì)不變的量，而是與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的不變的量，而是與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的相對(duì)相對(duì)量量 ：物體相對(duì)于慣性系運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)得的質(zhì)量：物體相對(duì)于慣性系運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)得的質(zhì)量m0m討論：質(zhì)量和速率的關(guān)系討論：質(zhì)量和速率的關(guān)系 相對(duì)論質(zhì)量相對(duì)論質(zhì)量2201cvmm當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)cv0mm vmC0mo當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)cvm當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)cv光子光子00m當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)變大v變大m2

46、相對(duì)論動(dòng)量相對(duì)論動(dòng)量2201cvmmpvv當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)cvvv0mmp3 相對(duì)論動(dòng)能相對(duì)論動(dòng)能202kcmmcE相對(duì)論相對(duì)論動(dòng)能動(dòng)能20k21vmE 練習(xí)：練習(xí)：有一粒子靜止質(zhì)量為有一粒子靜止質(zhì)量為m0，現(xiàn)以速度，現(xiàn)以速度v=0.6c運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，它的它的質(zhì)量質(zhì)量_，動(dòng)量，動(dòng)量_，動(dòng)能，動(dòng)能 _ 當(dāng)粒子速率為當(dāng)粒子速率為_(kāi)時(shí)，其相對(duì)論動(dòng)量等于非相對(duì)論時(shí)，其相對(duì)論動(dòng)量等于非相對(duì)論 動(dòng)量的兩倍動(dòng)量的兩倍2201cmm045mcmmvp53450cm043計(jì)算它的動(dòng)能計(jì)算它的動(dòng)能 202cmmcEk202045cmcm2041cm 在什么速率下粒子的相對(duì)論動(dòng)量等于非相對(duì)論動(dòng)量的兩倍？在什么速率下粒子的相

47、對(duì)論動(dòng)量等于非相對(duì)論動(dòng)量的兩倍？相對(duì)論動(dòng)量：相對(duì)論動(dòng)量：非相對(duì)論動(dòng)量：非相對(duì)論動(dòng)量：0mm022021mcmcc866. 023202kcmmcEk202Ecmmc總能量總能量靜靜 能能動(dòng)動(dòng) 能能相對(duì)論相對(duì)論質(zhì)能質(zhì)能關(guān)系關(guān)系 2mcE 4. 相對(duì)論能量相對(duì)論能量kEEE0物理意義物理意義2mcE 質(zhì)量和能量有著不可分割的聯(lián)系；質(zhì)量和能量有著不可分割的聯(lián)系； 相對(duì)論相對(duì)論質(zhì)量是能量的量度質(zhì)量是能量的量度，質(zhì)量和能量是反映，質(zhì)量和能量是反映物質(zhì)的兩個(gè)基本性質(zhì)。物質(zhì)的兩個(gè)基本性質(zhì)。 質(zhì)量守恒能量守恒質(zhì)量守恒能量守恒 懶惰性懶惰性 慣性慣性 ( inertia )活潑性活潑性 能量能量 ( energy ) 物體的懶惰性就物體的懶惰性就是物體活潑性的度量是物體活潑性的度量 . 相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系為