力學(xué)(狹義相對(duì)論基礎(chǔ))課件

第一篇課件制作人基礎(chǔ)課部物理教研室xx主要參考資料：清華大學(xué)編《大學(xué)物理電子課件》（狹義相對(duì)論基礎(chǔ)）力學(xué)1感謝你的觀看2019年6月17第一篇課件制作人（狹義相對(duì)論基礎(chǔ)）力學(xué)1感謝你的觀看第六章狹義相對(duì)論基礎(chǔ)

(Elementsof

specialrelativity)§6-1力學(xué)相對(duì)性原理伽利略坐標(biāo)變換§6-2狹義相對(duì)論的基本原理洛侖茲變換§6-3狹義相對(duì)論的時(shí)空觀§6-4狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)2感謝你的觀看2019年6月17第六章狹義相對(duì)論基礎(chǔ)§6-1力學(xué)相對(duì)性原理伽利

在彼此相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的所有慣性系中,宏觀低速物體運(yùn)動(dòng)所遵從的牛頓力學(xué)規(guī)律是完全相同的.或者說(shuō),研究力學(xué)規(guī)律時(shí),一切慣性系都是等價(jià)的.一、力學(xué)相對(duì)性原理§6-1力學(xué)相對(duì)性原理伽利略坐標(biāo)變換

(TheMechanicsRelativityPrinciple,GalileanCoordinate-Transformation)推論:一個(gè)慣性系中所作的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都無(wú)法判斷其靜止還是勻速運(yùn)動(dòng).3感謝你的觀看2019年6月17在彼此相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的所有慣性系中,宏觀低速物在兩個(gè)慣性系中考察同一物理事件二、伽利略變換t時(shí)刻，物體到達(dá)P點(diǎn)設(shè)慣性系S’

相對(duì)慣性系S沿X軸正向勻速運(yùn)動(dòng),速度為u；t=t’=0時(shí)刻,O與O’重合.則坐標(biāo)變換為：4感謝你的觀看2019年6月17在兩個(gè)慣性系中考察同一物理事件二、伽利略變換t時(shí)刻，物體到正變換逆變換速度變換和加速度變換：u是恒量,例如:可見(jiàn),牛頓第二定律具有伽利略變換不變性.同理可證其它力學(xué)定律也具有伽利略變換不變性.5感謝你的觀看2019年6月17正變換逆變換速度變換和加速度變換：u是恒量,例如:可見(jiàn),牛頓§6-2狹義相對(duì)論的基本原理洛侖茲變換

(TheBasicPrincipleofSpecialRelativity,

LorentzCoordinate-Transformation)一、伽利略變換的困難電磁場(chǎng)方程組不服從伽利略變換,即電磁場(chǎng)理論證明:光在真空中的傳播速度與參照系的選擇無(wú)關(guān)2)邁克耳遜-莫雷測(cè)光速實(shí)驗(yàn)的結(jié)果:光速不變6感謝你的觀看2019年6月17§6-2狹義相對(duì)論的基本原理洛侖茲變換

二、狹義相對(duì)論基本原理1.相對(duì)性原理光速不變?cè)砼c伽利略速度變換原理相矛盾。革命性一切物理規(guī)律在任何慣性系中的形式都相同.2.光速不變?cè)砉庠谡婵罩械乃俣扰c發(fā)射體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).

觀念上的變革絕對(duì)時(shí)空觀(經(jīng)典時(shí)空觀)(1905年前)認(rèn)為：2.時(shí)間和空間彼此獨(dú)立,無(wú)任何聯(lián)系。1.時(shí)間和空間可以脫離物質(zhì)而存在；7感謝你的觀看2019年6月17二、狹義相對(duì)論基本原理1.相對(duì)性原理光速不變?cè)砼c伽利略速度光速不變?cè)淼闹苯咏Y(jié)果舉例:Einsteintrain地面參考系在火車上：分別放置信號(hào)接收器，中點(diǎn)放置光信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)間和空間相互關(guān)聯(lián),相互依托;而且長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量均與參考系有關(guān).狹義相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為:以愛(ài)因斯坦火車為例(Einstein

train)8感謝你的觀看2019年6月17光速不變?cè)淼闹苯咏Y(jié)果舉例:Einsteintrain地研究的問(wèn)題兩事件發(fā)生的時(shí)間間隔發(fā)一光信號(hào)事件1：接收到閃光事件2：接收到閃光發(fā)出的閃光光速為同時(shí)接收到光信號(hào)??事件1、事件2同時(shí)發(fā)生中認(rèn)為:9感謝你的觀看2019年6月17研究的問(wèn)題發(fā)一光信號(hào)事件1：接收到閃光事件2：接收到閃光發(fā)出事件1、事件2不同時(shí)發(fā)生事件1先發(fā)生處閃光光速也為系中的觀察者又如何看呢?

同時(shí)性的相對(duì)性是光速不變?cè)淼闹苯咏Y(jié)果;當(dāng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于c時(shí)，兩個(gè)慣性系結(jié)果相同.隨運(yùn)動(dòng)比早接收到光迎著光可見(jiàn):10感謝你的觀看2019年6月17事件1、事件2不同時(shí)發(fā)生事件1先發(fā)生處閃光光速也為系中的三、洛侖茲坐標(biāo)變換O和O’在初時(shí)刻同時(shí)發(fā)出閃光,經(jīng)一段時(shí)間光傳到P點(diǎn)1.洛侖茲變換的導(dǎo)出尋找兩個(gè)參考系中相應(yīng)的坐標(biāo)值之間的關(guān)系由光速不變?cè)砜芍?1)(2)設(shè)S’系以速率u沿S系的X軸正方向運(yùn)動(dòng);11感謝你的觀看2019年6月17三、洛侖茲坐標(biāo)變換O和O’在初時(shí)刻同時(shí)發(fā)出閃光,經(jīng)一段時(shí)間光由于客觀事實(shí)是確定的,且空間均勻各向同性:與根據(jù)上述四式,利用比較系數(shù)法確定系數(shù)的關(guān)系應(yīng)線性對(duì)應(yīng)(3)(4)結(jié)果:正變換12感謝你的觀看2019年6月17由于客觀事實(shí)是確定的,且空間均勻各向同性:與根據(jù)上述四式,利逆變換注意：1.同一事件在不同慣性系中的時(shí)間坐標(biāo)、空間坐標(biāo)均不相同，而且時(shí)間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)緊密相連；2.(x,y,z,t)與(x’,y’,z’,t’)一一對(duì)應(yīng)，表明客觀事件不會(huì)因?yàn)槊枋龆淖?，只是在不同的坐?biāo)系中的時(shí)間和位置有差別；13感謝你的觀看2019年6月17逆變換注意：1.同一事件在不同慣性系中的時(shí)間坐標(biāo)、空間因?yàn)槭录钦鎸?shí)的，各坐標(biāo)值不能出現(xiàn)虛數(shù)(由可見(jiàn))，故應(yīng)有u<c，一切物體的運(yùn)動(dòng)速度都不可能超過(guò)光速c；5.若S’系沿X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，則u取負(fù)值。例題1：在慣性系S中的x=4106m處，t=0.02s時(shí)刻發(fā)生閃光，S’系以u(píng)=0.5c的速率沿X軸正方向運(yùn)動(dòng).求S’系測(cè)得閃光發(fā)生的地點(diǎn)和時(shí)刻.14感謝你的觀看2019年6月17因?yàn)槭录钦鎸?shí)的，各坐標(biāo)值不能出現(xiàn)虛數(shù)(由解：可見(jiàn)同一事件在不同慣性系中發(fā)生的時(shí)刻和地點(diǎn)均不相同.逆變換正變換四、洛侖茲速度變換公式15感謝你的觀看2019年6月17解：可見(jiàn)同一事件在不同慣性系中發(fā)生的時(shí)刻和地點(diǎn)均不相同.逆變例題2：設(shè)想一飛船以0.80c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，物體相對(duì)飛船速度為0.90c

。問(wèn)：從地面上看，物體速度多大？解：選飛船參考系為系地面參考系為系16感謝你的觀看2019年6月17例題2：設(shè)想一飛船以0.80c的速度在地球上空飛行,如果這例題3：《大學(xué)物理習(xí)題集》P1391.

一火箭的固有長(zhǎng)度為L(zhǎng),相對(duì)地面作勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為v1,火箭上有一個(gè)人從火箭后端向火箭前端的靶子發(fā)射一顆相對(duì)火箭速度為v2的子彈.問(wèn)在火箭上測(cè)得子彈從射出到擊中靶子的時(shí)間間隔.解:取火箭為S系,子彈為S’系,則從子彈出發(fā)到擊中靶子在S’系中所走路程為火箭上測(cè)得的時(shí)間間隔:17感謝你的觀看2019年6月17例題3：《大學(xué)物理習(xí)題集》P1391.一火箭的固有一、同時(shí)性的相對(duì)性事件1:事件2:若兩事件在同時(shí)發(fā)生則§6-3狹義相對(duì)論的時(shí)空觀(TheSpace-TimeConceptofSpecialRelativity)按事件發(fā)生地分以下兩種情況:18感謝你的觀看2019年6月17一、同時(shí)性的相對(duì)性事件1:事件2:若兩事件在1)若兩事件在S’系不同地點(diǎn)發(fā)生2)若兩事件在S’系同地點(diǎn)發(fā)生結(jié)論:同地的“同時(shí)性”具有絕對(duì)意義;

異地的“同時(shí)性”只有相對(duì)意義.注意:對(duì)于兩個(gè)獨(dú)立事件而言,若t2>

t1,可能會(huì)有t2’<

t1’,即兩個(gè)獨(dú)立事件發(fā)生的先后次序在不同慣性系中可能會(huì)顛倒;但對(duì)于兩個(gè)因果事件而言,則在任何慣性系中的次序都不會(huì)顛倒.19感謝你的觀看2019年6月171)若兩事件在S’系不同地點(diǎn)發(fā)生2)若兩事件在S’系同地點(diǎn)發(fā)證明:對(duì)于兩個(gè)因果事件而言,總有20感謝你的觀看2019年6月17證明:對(duì)于兩個(gè)因果事件而言,總有20感謝你的觀看2019年6二、時(shí)間膨脹效應(yīng)(timedilation)(運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢)1.固有時(shí)間0

(原時(shí))(Propertime)2.時(shí)間膨脹

在某一參考系中，同一地點(diǎn)先后發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔為固有時(shí)間0

(或原時(shí))?？疾熘械囊恢荤妰墒录l(fā)生在S’中同一地點(diǎn)兩地時(shí):固有時(shí)間:由洛侖茲逆變換知:21感謝你的觀看2019年6月17二、時(shí)間膨脹效應(yīng)(timedilation)1.固結(jié)論:運(yùn)動(dòng)參照系S’的時(shí)間膨脹了,或者說(shuō),運(yùn)動(dòng)參照系S’的時(shí)鐘變慢了.運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢效應(yīng)是時(shí)間本身的客觀特征,與時(shí)鐘本身無(wú)關(guān);雙生子效應(yīng)

在S’系觀察S系的時(shí)鐘(S系中同地),同樣會(huì)有時(shí)鐘變慢效應(yīng);注意:(S系中不同地)可見(jiàn)：故22感謝你的觀看2019年6月17結(jié)論:運(yùn)動(dòng)參照系S’的時(shí)間膨脹了,或者說(shuō),運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢效應(yīng)三、長(zhǎng)度收縮效應(yīng)(lengthcontraction)1.固有長(zhǎng)度l0(原長(zhǎng))

物體在與之相對(duì)靜止的參照系中測(cè)得的長(zhǎng)度(同時(shí)刻測(cè)),稱為固有長(zhǎng)度l0(原長(zhǎng))。棒靜止在系中(properlength)事件1：測(cè)棒的左端事件2：測(cè)棒的右端在S系中同時(shí)刻測(cè)是必要的2.長(zhǎng)度收縮23感謝你的觀看2019年6月17三、長(zhǎng)度收縮效應(yīng)(lengthcontraction結(jié)論:運(yùn)動(dòng)的物體沿其運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度收縮了.同時(shí)性的相對(duì)性的直接結(jié)果.相對(duì)效應(yīng);在低速下伽利略變換;縱向效應(yīng);固有長(zhǎng)度異地測(cè)得長(zhǎng)度可見(jiàn)：故24感謝你的觀看2019年6月17結(jié)論:運(yùn)動(dòng)的物體沿其運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度收縮了.同時(shí)性的相對(duì)性的直例題:

S系中甲乙兩地間的距離x=5.0103m,已知S’系相對(duì)S系沿X軸正向運(yùn)動(dòng)速度u=0.6c.求S’系中測(cè)得甲乙兩地間的距離x’.解:

切記在S’系中必須同時(shí)刻測(cè)甲乙兩地間的距離x’,即t’=0可見(jiàn),運(yùn)動(dòng)中的兩點(diǎn)間的距離,總比其固有距離(原長(zhǎng)度)短.25感謝你的觀看2019年6月17例題:S系中甲乙兩地間的距離x=5.0103m§6-4狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(DynamicsElementsofSpecialRelativity)一、相對(duì)論的質(zhì)量和動(dòng)量持續(xù)作用持續(xù)增大但的上限是c這就要求m隨速率增大而增大。牛頓力學(xué)：動(dòng)量由于質(zhì)量m不變，問(wèn)題出現(xiàn)

由動(dòng)量守恒定律和狹義相對(duì)論速度變換關(guān)系可證明物體質(zhì)量和速度的關(guān)系是：所以26感謝你的觀看2019年6月17§6-4狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(DynamicsElem

相對(duì)論動(dòng)量m0

稱為靜止質(zhì)量；m

稱為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量；v

是物體的運(yùn)動(dòng)速度m02m04m03m0m010.5(質(zhì)量m隨v/c的變化)注:

當(dāng)v<<c時(shí),m=m027感謝你的觀看2019年6月17相對(duì)論動(dòng)量m0稱為靜止質(zhì)量；m02m04m03m0m二、相對(duì)論動(dòng)能兩邊微分后得:28感謝你的觀看2019年6月17二、相對(duì)論動(dòng)能兩邊微分后得:28感謝你的觀看2019年6月1討論與經(jīng)典動(dòng)能形式完全不同用麥克勞林級(jí)數(shù)展開(kāi)法:29感謝你的觀看2019年6月17討論與經(jīng)典動(dòng)能形式完全不同用麥克勞林級(jí)數(shù)展開(kāi)法:29感謝你的三、相對(duì)論質(zhì)量和能量的關(guān)系為運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量為靜止時(shí)的能量相對(duì)論質(zhì)量是能量的量度為總能量著名的愛(ài)因斯坦質(zhì)能關(guān)系式例如:m0=1kg的物質(zhì),全部釋放其能量,相當(dāng)于100萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組將近3年的發(fā)電量.30感謝你的觀看2019年6月17三、相對(duì)論質(zhì)量和能量的關(guān)系為運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量為靜止時(shí)的能量相對(duì)論重要的實(shí)際應(yīng)用孤立系統(tǒng)中即例如太陽(yáng)由于熱核反應(yīng)而輻射能量質(zhì)量虧損31感謝你的觀看2019年6月17重要的實(shí)際應(yīng)用即例如太陽(yáng)由于熱核反應(yīng)而輻射能量質(zhì)量虧損3例題:

兩全同粒子以相同的速率相向運(yùn)動(dòng)，碰后復(fù)合，求復(fù)合粒子的速度和質(zhì)量.由能量守恒損失的能量轉(zhuǎn)換成靜能解：設(shè)復(fù)合粒子質(zhì)量為M

速度為，碰撞過(guò)程，動(dòng)量守恒(只有靜能)32感謝你的觀看2019年6月17例題:兩全同粒子以相同的速率相向運(yùn)動(dòng)，碰后復(fù)合，求復(fù)合粒子光子:又四、相對(duì)論的動(dòng)量和能量關(guān)系式兩邊平方后消去v得:(光子無(wú)靜能)由于一個(gè)光子的能量33感謝你的觀看2019年6月17光子:又四、相對(duì)論的動(dòng)量和能量關(guān)系式兩邊平方后消去v得:(光*五、狹義相對(duì)論運(yùn)動(dòng)方程由得兩式聯(lián)立得34感謝你的觀看2019年6月17*五、狹義相對(duì)論運(yùn)動(dòng)方程由得兩式聯(lián)立得34感謝你的觀看201討論

不僅取決于還取決于若與牛力形式相同慣性的量度但

一般情況下不是慣性的量度35感謝你的觀看2019年6月17討論不僅取決于還取決于若與牛力形式相同慣性例分析垂直進(jìn)入均勻磁場(chǎng)中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)情況已知:磁感強(qiáng)度為>0分析：圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與關(guān)系的理論基礎(chǔ)1908年德國(guó)布歇勒做出了質(zhì)量與速度的關(guān)系有力地支持了相對(duì)論36感謝你的觀看2019年6月17例分析垂直進(jìn)入均勻磁場(chǎng)中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)情況已知:磁感強(qiáng)度為產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的線圈---鐳源產(chǎn)生均勻電場(chǎng)的平行板電容器---感光底片實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家是偉大的實(shí)驗(yàn)裝置37感謝你的觀看2019年6月17產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的線圈---鐳源產(chǎn)生均勻電場(chǎng)的平行板電容器---一、洛侖茲坐標(biāo)變換二、時(shí)間膨脹效應(yīng)同一地點(diǎn)先后發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔為固有時(shí)間0

三、長(zhǎng)度收縮效應(yīng)物體在與之相對(duì)靜止的參照系中測(cè)得的長(zhǎng)度(同時(shí)刻測(cè))為固有長(zhǎng)度l038感謝你的觀看2019年6月17一、洛侖茲坐標(biāo)變換二、時(shí)間膨脹效應(yīng)同一地點(diǎn)先后發(fā)生的兩個(gè)事件39感謝你的觀看2019年6月1739感謝你的觀看2019年6月17四、相對(duì)論的質(zhì)量五、相對(duì)論動(dòng)能六、相對(duì)論質(zhì)量和能量的關(guān)系40感謝你的觀看2019年6月17四、相對(duì)論的質(zhì)量五、相對(duì)論動(dòng)能六、相對(duì)論質(zhì)量和能量的關(guān)系40第一篇課件制作人基礎(chǔ)課部物理教研室xx主要參考資料：清華大學(xué)編《大學(xué)物理電子課件》（狹義相對(duì)論基礎(chǔ)）力學(xué)41感謝你的觀看2019年6月17第一篇課件制作人（狹義相對(duì)論基礎(chǔ)）力學(xué)1感謝你的觀看第六章狹義相對(duì)論基礎(chǔ)

(Elementsof

specialrelativity)§6-1力學(xué)相對(duì)性原理伽利略坐標(biāo)變換§6-2狹義相對(duì)論的基本原理洛侖茲變換§6-3狹義相對(duì)論的時(shí)空觀§6-4狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)42感謝你的觀看2019年6月17第六章狹義相對(duì)論基礎(chǔ)§6-1力學(xué)相對(duì)性原理伽利

在彼此相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的所有慣性系中,宏觀低速物體運(yùn)動(dòng)所遵從的牛頓力學(xué)規(guī)律是完全相同的.或者說(shuō),研究力學(xué)規(guī)律時(shí),一切慣性系都是等價(jià)的.一、力學(xué)相對(duì)性原理§6-1力學(xué)相對(duì)性原理伽利略坐標(biāo)變換

(TheMechanicsRelativityPrinciple,GalileanCoordinate-Transformation)推論:一個(gè)慣性系中所作的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都無(wú)法判斷其靜止還是勻速運(yùn)動(dòng).43感謝你的觀看2019年6月17在彼此相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)的所有慣性系中,宏觀低速物在兩個(gè)慣性系中考察同一物理事件二、伽利略變換t時(shí)刻，物體到達(dá)P點(diǎn)設(shè)慣性系S’

相對(duì)慣性系S沿X軸正向勻速運(yùn)動(dòng),速度為u；t=t’=0時(shí)刻,O與O’重合.則坐標(biāo)變換為：44感謝你的觀看2019年6月17在兩個(gè)慣性系中考察同一物理事件二、伽利略變換t時(shí)刻，物體到正變換逆變換速度變換和加速度變換：u是恒量,例如:可見(jiàn),牛頓第二定律具有伽利略變換不變性.同理可證其它力學(xué)定律也具有伽利略變換不變性.45感謝你的觀看2019年6月17正變換逆變換速度變換和加速度變換：u是恒量,例如:可見(jiàn),牛頓§6-2狹義相對(duì)論的基本原理洛侖茲變換

(TheBasicPrincipleofSpecialRelativity,

LorentzCoordinate-Transformation)一、伽利略變換的困難電磁場(chǎng)方程組不服從伽利略變換,即電磁場(chǎng)理論證明:光在真空中的傳播速度與參照系的選擇無(wú)關(guān)2)邁克耳遜-莫雷測(cè)光速實(shí)驗(yàn)的結(jié)果:光速不變46感謝你的觀看2019年6月17§6-2狹義相對(duì)論的基本原理洛侖茲變換

二、狹義相對(duì)論基本原理1.相對(duì)性原理光速不變?cè)砼c伽利略速度變換原理相矛盾。革命性一切物理規(guī)律在任何慣性系中的形式都相同.2.光速不變?cè)砉庠谡婵罩械乃俣扰c發(fā)射體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).

觀念上的變革絕對(duì)時(shí)空觀(經(jīng)典時(shí)空觀)(1905年前)認(rèn)為：2.時(shí)間和空間彼此獨(dú)立,無(wú)任何聯(lián)系。1.時(shí)間和空間可以脫離物質(zhì)而存在；47感謝你的觀看2019年6月17二、狹義相對(duì)論基本原理1.相對(duì)性原理光速不變?cè)砼c伽利略速度光速不變?cè)淼闹苯咏Y(jié)果舉例:Einsteintrain地面參考系在火車上：分別放置信號(hào)接收器，中點(diǎn)放置光信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)間和空間相互關(guān)聯(lián),相互依托;而且長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量均與參考系有關(guān).狹義相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為:以愛(ài)因斯坦火車為例(Einstein

train)48感謝你的觀看2019年6月17光速不變?cè)淼闹苯咏Y(jié)果舉例:Einsteintrain地研究的問(wèn)題兩事件發(fā)生的時(shí)間間隔發(fā)一光信號(hào)事件1：接收到閃光事件2：接收到閃光發(fā)出的閃光光速為同時(shí)接收到光信號(hào)??事件1、事件2同時(shí)發(fā)生中認(rèn)為:49感謝你的觀看2019年6月17研究的問(wèn)題發(fā)一光信號(hào)事件1：接收到閃光事件2：接收到閃光發(fā)出事件1、事件2不同時(shí)發(fā)生事件1先發(fā)生處閃光光速也為系中的觀察者又如何看呢?

同時(shí)性的相對(duì)性是光速不變?cè)淼闹苯咏Y(jié)果;當(dāng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于c時(shí)，兩個(gè)慣性系結(jié)果相同.隨運(yùn)動(dòng)比早接收到光迎著光可見(jiàn):50感謝你的觀看2019年6月17事件1、事件2不同時(shí)發(fā)生事件1先發(fā)生處閃光光速也為系中的三、洛侖茲坐標(biāo)變換O和O’在初時(shí)刻同時(shí)發(fā)出閃光,經(jīng)一段時(shí)間光傳到P點(diǎn)1.洛侖茲變換的導(dǎo)出尋找兩個(gè)參考系中相應(yīng)的坐標(biāo)值之間的關(guān)系由光速不變?cè)砜芍?1)(2)設(shè)S’系以速率u沿S系的X軸正方向運(yùn)動(dòng);51感謝你的觀看2019年6月17三、洛侖茲坐標(biāo)變換O和O’在初時(shí)刻同時(shí)發(fā)出閃光,經(jīng)一段時(shí)間光由于客觀事實(shí)是確定的,且空間均勻各向同性:與根據(jù)上述四式,利用比較系數(shù)法確定系數(shù)的關(guān)系應(yīng)線性對(duì)應(yīng)(3)(4)結(jié)果:正變換52感謝你的觀看2019年6月17由于客觀事實(shí)是確定的,且空間均勻各向同性:與根據(jù)上述四式,利逆變換注意：1.同一事件在不同慣性系中的時(shí)間坐標(biāo)、空間坐標(biāo)均不相同，而且時(shí)間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)緊密相連；2.(x,y,z,t)與(x’,y’,z’,t’)一一對(duì)應(yīng)，表明客觀事件不會(huì)因?yàn)槊枋龆淖?，只是在不同的坐?biāo)系中的時(shí)間和位置有差別；53感謝你的觀看2019年6月17逆變換注意：1.同一事件在不同慣性系中的時(shí)間坐標(biāo)、空間因?yàn)槭录钦鎸?shí)的，各坐標(biāo)值不能出現(xiàn)虛數(shù)(由可見(jiàn))，故應(yīng)有u<c，一切物體的運(yùn)動(dòng)速度都不可能超過(guò)光速c；5.若S’系沿X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，則u取負(fù)值。例題1：在慣性系S中的x=4106m處，t=0.02s時(shí)刻發(fā)生閃光，S’系以u(píng)=0.5c的速率沿X軸正方向運(yùn)動(dòng).求S’系測(cè)得閃光發(fā)生的地點(diǎn)和時(shí)刻.54感謝你的觀看2019年6月17因?yàn)槭录钦鎸?shí)的，各坐標(biāo)值不能出現(xiàn)虛數(shù)(由解：可見(jiàn)同一事件在不同慣性系中發(fā)生的時(shí)刻和地點(diǎn)均不相同.逆變換正變換四、洛侖茲速度變換公式55感謝你的觀看2019年6月17解：可見(jiàn)同一事件在不同慣性系中發(fā)生的時(shí)刻和地點(diǎn)均不相同.逆變例題2：設(shè)想一飛船以0.80c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，物體相對(duì)飛船速度為0.90c

。問(wèn)：從地面上看，物體速度多大？解：選飛船參考系為系地面參考系為系56感謝你的觀看2019年6月17例題2：設(shè)想一飛船以0.80c的速度在地球上空飛行,如果這例題3：《大學(xué)物理習(xí)題集》P1391.

一火箭的固有長(zhǎng)度為L(zhǎng),相對(duì)地面作勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為v1,火箭上有一個(gè)人從火箭后端向火箭前端的靶子發(fā)射一顆相對(duì)火箭速度為v2的子彈.問(wèn)在火箭上測(cè)得子彈從射出到擊中靶子的時(shí)間間隔.解:取火箭為S系,子彈為S’系,則從子彈出發(fā)到擊中靶子在S’系中所走路程為火箭上測(cè)得的時(shí)間間隔:57感謝你的觀看2019年6月17例題3：《大學(xué)物理習(xí)題集》P1391.一火箭的固有一、同時(shí)性的相對(duì)性事件1:事件2:若兩事件在同時(shí)發(fā)生則§6-3狹義相對(duì)論的時(shí)空觀(TheSpace-TimeConceptofSpecialRelativity)按事件發(fā)生地分以下兩種情況:58感謝你的觀看2019年6月17一、同時(shí)性的相對(duì)性事件1:事件2:若兩事件在1)若兩事件在S’系不同地點(diǎn)發(fā)生2)若兩事件在S’系同地點(diǎn)發(fā)生結(jié)論:同地的“同時(shí)性”具有絕對(duì)意義;

異地的“同時(shí)性”只有相對(duì)意義.注意:對(duì)于兩個(gè)獨(dú)立事件而言,若t2>

t1,可能會(huì)有t2’<

t1’,即兩個(gè)獨(dú)立事件發(fā)生的先后次序在不同慣性系中可能會(huì)顛倒;但對(duì)于兩個(gè)因果事件而言,則在任何慣性系中的次序都不會(huì)顛倒.59感謝你的觀看2019年6月171)若兩事件在S’系不同地點(diǎn)發(fā)生2)若兩事件在S’系同地點(diǎn)發(fā)證明:對(duì)于兩個(gè)因果事件而言,總有60感謝你的觀看2019年6月17證明:對(duì)于兩個(gè)因果事件而言,總有20感謝你的觀看2019年6二、時(shí)間膨脹效應(yīng)(timedilation)(運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢)1.固有時(shí)間0

(原時(shí))(Propertime)2.時(shí)間膨脹

在某一參考系中，同一地點(diǎn)先后發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔為固有時(shí)間0

(或原時(shí))?？疾熘械囊恢荤妰墒录l(fā)生在S’中同一地點(diǎn)兩地時(shí):固有時(shí)間:由洛侖茲逆變換知:61感謝你的觀看2019年6月17二、時(shí)間膨脹效應(yīng)(timedilation)1.固結(jié)論:運(yùn)動(dòng)參照系S’的時(shí)間膨脹了,或者說(shuō),運(yùn)動(dòng)參照系S’的時(shí)鐘變慢了.運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢效應(yīng)是時(shí)間本身的客觀特征,與時(shí)鐘本身無(wú)關(guān);雙生子效應(yīng)

在S’系觀察S系的時(shí)鐘(S系中同地),同樣會(huì)有時(shí)鐘變慢效應(yīng);注意:(S系中不同地)可見(jiàn)：故62感謝你的觀看2019年6月17結(jié)論:運(yùn)動(dòng)參照系S’的時(shí)間膨脹了,或者說(shuō),運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢效應(yīng)三、長(zhǎng)度收縮效應(yīng)(lengthcontraction)1.固有長(zhǎng)度l0(原長(zhǎng))

物體在與之相對(duì)靜止的參照系中測(cè)得的長(zhǎng)度(同時(shí)刻測(cè)),稱為固有長(zhǎng)度l0(原長(zhǎng))。棒靜止在系中(properlength)事件1：測(cè)棒的左端事件2：測(cè)棒的右端在S系中同時(shí)刻測(cè)是必要的2.長(zhǎng)度收縮63感謝你的觀看2019年6月17三、長(zhǎng)度收縮效應(yīng)(lengthcontraction結(jié)論:運(yùn)動(dòng)的物體沿其運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度收縮了.同時(shí)性的相對(duì)性的直接結(jié)果.相對(duì)效應(yīng);在低速下伽利略變換;縱向效應(yīng);固有長(zhǎng)度異地測(cè)得長(zhǎng)度可見(jiàn)：故64感謝你的觀看2019年6月17結(jié)論:運(yùn)動(dòng)的物體沿其運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度收縮了.同時(shí)性的相對(duì)性的直例題:

S系中甲乙兩地間的距離x=5.0103m,已知S’系相對(duì)S系沿X軸正向運(yùn)動(dòng)速度u=0.6c.求S’系中測(cè)得甲乙兩地間的距離x’.解:

切記在S’系中必須同時(shí)刻測(cè)甲乙兩地間的距離x’,即t’=0可見(jiàn),運(yùn)動(dòng)中的兩點(diǎn)間的距離,總比其固有距離(原長(zhǎng)度)短.65感謝你的觀看2019年6月17例題:S系中甲乙兩地間的距離x=5.0103m§6-4狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(DynamicsElementsofSpecialRelativity)一、相對(duì)論的質(zhì)量和動(dòng)量持續(xù)作用持續(xù)增大但的上限是c這就要求m隨速率增大而增大。牛頓力學(xué)：動(dòng)量由于質(zhì)量m不變，問(wèn)題出現(xiàn)

由動(dòng)量守恒定律和狹義相對(duì)論速度變換關(guān)系可證明物體質(zhì)量和速度的關(guān)系是：所以66感謝你的觀看2019年6月17§6-4狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(DynamicsElem

相對(duì)論動(dòng)量m0

稱為靜止質(zhì)量；m

稱為運(yùn)動(dòng)質(zhì)量；v

是物體的運(yùn)動(dòng)速度m02m04m03m0m010.5(質(zhì)量m隨v/c的變化)注:

當(dāng)v<<c時(shí),m=m067感謝你的觀看2019年6月17相對(duì)論動(dòng)量m0稱為靜止質(zhì)量；m02m04m03m0m二、相對(duì)論動(dòng)能兩邊微分后得:68感謝你的觀看2019年6月17二、相對(duì)論動(dòng)能兩邊微分后得:28感謝你的觀看2019年6月1討論與經(jīng)典動(dòng)