第六章狹義相對(duì)論基礎(chǔ)

狹義相對(duì)論基礎(chǔ)第六章自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗之中，上帝說(shuō)“讓牛頓降生吧”，一切就有了光明；牛頓愛(ài)因斯坦但是，光明并不久長(zhǎng)，魔鬼又出現(xiàn)了，上帝咆哮說(shuō)：“讓愛(ài)因斯坦降生吧”，就恢復(fù)到現(xiàn)在這個(gè)樣子。愛(ài)因斯坦:Einstein牛頓:Newton絕對(duì)時(shí)空觀現(xiàn)代時(shí)空觀伽利略變換洛倫茲變換經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理相對(duì)性原理(對(duì)于不同的慣性系，對(duì)于運(yùn)動(dòng)的描述是相對(duì)的，但是力學(xué)的基本定律---牛頓定律，其形式都是一樣的。）物理規(guī)律對(duì)所有慣性系都是一樣的，不存在任何一個(gè)特殊的（例如“絕對(duì)靜止”的）慣性系。困難長(zhǎng)度的量度與參考系無(wú)關(guān)．時(shí)間的量度與參考系無(wú)關(guān)空間和時(shí)間彼此獨(dú)立

空間和時(shí)間是緊密相聯(lián)的長(zhǎng)度的量度與參考系有關(guān)．時(shí)間的量度與參考系有關(guān).絕對(duì)時(shí)空觀現(xiàn)代時(shí)空觀伽利略坐標(biāo)變換與重合位置坐標(biāo)變換公式經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為：1）時(shí)間的量度是絕對(duì)的，與參考系無(wú)關(guān)；2）空間的量度也是絕對(duì)的，與參考系無(wú)關(guān).*伽利略變換一切慣性系都是等價(jià)的經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理若u＝常矢量對(duì)于不同的慣性系，對(duì)于運(yùn)動(dòng)的描述是相對(duì)的，但是力學(xué)的基本定律---牛頓定律，其形式都是一樣的。經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理：伽利略變換的困難光速c伽利略變換:麥克斯韋電磁場(chǎng)理論: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。時(shí)間、長(zhǎng)度、質(zhì)量“同時(shí)性”和力學(xué)定律的形式是絕對(duì)的物體的坐標(biāo)和速度、“同一地點(diǎn)”是相對(duì)的1.相對(duì)性原理物理規(guī)律對(duì)所有慣性系都是一樣的，不存在任何一個(gè)特殊的（例如“絕對(duì)靜止”的）慣性系。2.光速不變?cè)碓谝磺袘T性系中，光在真空中的速率恒為c，與光源的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。6-2

愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理、光速不變一、狹義相對(duì)論的兩條基本原理下列幾種說(shuō)法（1）所有慣性系，對(duì)于基本物理規(guī)律都是等價(jià)的。（2）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)。（3）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。其中那些說(shuō)法是正確的？（A）只有（1）、（2）正確。（B）只有（1）、（3）正確。（C）只有（2）、（3）正確。（D）三種說(shuō)法都正確。如果你以接近于光速的速度朝一星體飛行，你是否可以根據(jù)下述變化發(fā)覺(jué)自己是在運(yùn)動(dòng)[]A．你的質(zhì)量在增加B．你的心臟跳動(dòng)在慢下來(lái)C．你在變小D．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洛倫茲坐標(biāo)變換與重合*時(shí)間和空間是均勻的，因此它們之間的變換關(guān)系是線形的.假設(shè)(1)根據(jù)相對(duì)性原理，和是等價(jià)的(2)設(shè)想兩個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)重合時(shí)，從原點(diǎn)發(fā)出一個(gè)沿x軸傳播的光脈沖，由光速不變?cè)恚谌我凰矔r(shí)t（t’）光信號(hào)到達(dá)點(diǎn)的坐標(biāo)對(duì)兩個(gè)坐標(biāo)系來(lái)說(shuō)分別是：消去消去正變換洛侖弱茲變朱換式對(duì)于狗洛侖駱茲變轟換的湖說(shuō)明南：1、在洋狹義講相對(duì)論論中查，洛倉(cāng)侖茲慌變換桐占據(jù)緣瑞中心亡地位穿；2、洛靈侖茲近變換慰是同待一事掠件在掉不同背慣性跑系中生兩組胳時(shí)空稠坐標(biāo)摸之間丟的變捏換方沉程；3、各雨個(gè)慣術(shù)性系壤中的惱時(shí)間賽、空繁間量誕度的搬基準(zhǔn)林必須喪一致興；4、相溪對(duì)論宅將時(shí)潑間和四空間笨，及呈它們塊與物抹質(zhì)的捷運(yùn)動(dòng)畝不可父分割齡地聯(lián)羽系起盜來(lái)了急。5、時(shí)間和空間的坐標(biāo)都是實(shí)數(shù)，變換式中不應(yīng)該出現(xiàn)虛數(shù)6、洛周侖茲長(zhǎng)變換失與伽取利略眨變換殿本質(zhì)鼓不同遍，但斯是在特低速原和宏宅觀世縫界范滾圍內(nèi)川洛侖核茲變帶換可愚以還沫原為謝伽利押略變桐換。伽利逮略變案換討論《物理穗世界嚼奇遇刻記》--遞--城市左速度紋極限湯普湖金斯秤先生自行峽車和跪車上遮的年距輕人羞在運(yùn)臨動(dòng)方活向上剖都難籍以置蠶信地步縮扁桃了.--占--馳-運(yùn)動(dòng)臘物體擺的收奮縮街道兼縮短違了商店逃的櫥魂窗變蔬得像尚一條巖條狹般縫人行昨道上視步行置的人浪則變潤(rùn)成他墻有生奪以來(lái)檢第一爆次見(jiàn)疊到的稻細(xì)高匹條--梯--懸-相對(duì)盞性說(shuō)明獸同時(shí)背具有命相對(duì)藏性，孫時(shí)間潮的量旬度是晃相對(duì)攔的.和光速象不變緊密君聯(lián)系綱在一晝起的西是：苗在某宋一慣鄭性系隊(duì)中同時(shí)發(fā)生禿的兩此個(gè)事伙件，挨在相班對(duì)于世此慣臣性系病運(yùn)動(dòng)泥的另永一慣古性系消中觀趁察，吃并不一舟定是內(nèi)同時(shí)發(fā)生皂的.6－3同時(shí)解的相誓對(duì)性象和時(shí)服間延堂緩一、什同時(shí)翼的相禍對(duì)性沿兩嚷個(gè)慣獎(jiǎng)性系言相對(duì)折運(yùn)動(dòng)系方向純發(fā)生區(qū)的兩仇個(gè)事棚件，果在其陽(yáng)中一王個(gè)慣攻性系敬中表悲現(xiàn)為同時(shí)的，么在鞋另一懂慣性爪系中裙觀察遲則不同哥時(shí)。結(jié)論仁：——同時(shí)棗的相襲對(duì)性用洛雜倫茲離變換距式說(shuō)隆明同揮時(shí)性妙的相膽對(duì)性舉。同時(shí)圈的相桌對(duì)性在一紫個(gè)慣憶性系寶中不勝同地遞點(diǎn)同各時(shí)發(fā)姻生的推兩個(gè)蒸事件談在其壯他慣抱性系搞中不森再是折同時(shí)明事件佛。只有穩(wěn)在一餅個(gè)慣刺性系源中同韻時(shí)同況地發(fā)爪生的善兩個(gè)廚事件幟，在罰另一愁個(gè)參巴考系頃中才慮是同貍時(shí)同笛地發(fā)幸生的阻。K系中發(fā)捆生的尚兩個(gè)苦事件尖和悶。傷若K’系以擴(kuò)高速u相對(duì)k系沿x軸方向幫運(yùn)動(dòng)濟(jì)，k’系測(cè)得他這兩夸個(gè)事妨件必定是（桐）汁。A.同時(shí)事件B.不同派地點(diǎn)發(fā)生旨的同時(shí)事件C.即非同殘時(shí)，也非同講地D.無(wú)法恒確定時(shí)序主與因悲果律子彈前事件1：開(kāi)槍在S中：后事件2：鳥(niǎo)死由因爹果律凳聯(lián)系均的兩拋事件針的時(shí)抖序是講否會(huì)嘴顛倒團(tuán)？在S'中：數(shù)是否詠能發(fā)錢生先慚鳥(niǎo)死城，后霉開(kāi)槍富？在S中：先開(kāi)槍捎，后鳥(niǎo)死子彈喪速度信號(hào)溪傳遞硬速度所以治由因最果率菠聯(lián)系遣的兩指事件糟的時(shí)感序不榮會(huì)顛洲倒。在S'系中制：仍然鉆是開(kāi)子槍在叼前，憑鳥(niǎo)死泉在后而。分析乖：二、萬(wàn)時(shí)間壓的延拾緩湯普金斯先生兩次看表學(xué)院郵局時(shí)間滔延遲：固有氧時(shí):在某抗一參掉考系夕中同一毅地點(diǎn)先后盼發(fā)生浴的兩志個(gè)事嫌件之皇間的譜時(shí)間屆間隔寶叫固叛有時(shí)捎。時(shí)間舍延緩樓：運(yùn)動(dòng)的鐘鋒走得慢.固有啦時(shí)最信短例6.隆1一飛協(xié)船以u(píng)=9×柄103m/煉s的速憤率相軋對(duì)與懼地面磚勻速柿飛行乏。飛炎船上錢的鐘位走了5s,地面在上的雀鐘經(jīng)器過(guò)了睜多少削時(shí)間紅？解：飛船雨的時(shí)玻間膨答脹效址應(yīng)實(shí)勿際上熱很難宅測(cè)出某種真介質(zhì)湖靜止秤時(shí)的煎壽命蔥是連，放如它右以速責(zé)度晶的速泛度運(yùn)廳動(dòng)，聚它能講飛行厘的距勾離s為（兼）例6.屠2帶正怒電的凳介子耕是一瞎種不史穩(wěn)定透的粒千子。越當(dāng)它近靜止沫時(shí)，羅平均亞壽命珠為近，皇過(guò)后為即發(fā)處生衰禮變。臉今產(chǎn)遇生一問(wèn)束墓介子涂，在繭實(shí)驗(yàn)限室測(cè)挎得它損的速弊率為u＝0.德99熄c，并測(cè)柄得它扯在衰舌變前悶通過(guò)楊的平爐均距旗離為52戶m。這些建測(cè)量否結(jié)果刪是否結(jié)一致便？固有時(shí)通過(guò)仁的平嶄均距壩離：與實(shí)固驗(yàn)結(jié)藝果很客好的某符合杯！一對(duì)恨雙生昆兄弟:“明明導(dǎo)”和喊“亮仿亮”,在他植們20歲生勒曰的隔時(shí)候,明明帽坐宇仁宙飛礙船去寒作一聲次星時(shí)際旅聽(tīng)游,飛船儲(chǔ)一去謎一回鋸作勻閣速直垂線運(yùn)調(diào)動(dòng),速度未為0.吹99巧98市C.明明汁在天削上過(guò)漢了一它年,回到撫地球姓時(shí),亮亮類已多柳大年喪齡?雙生哀子效劈燕應(yīng)K系你怎么這樣老了！老朽70歲了！亮亮K’系K系你怎么這樣老了！老朽70歲了！K’系亮亮6.低4長(zhǎng)度習(xí)收縮長(zhǎng)度糖測(cè)量鍵的定使義：在某悠一參疏考系浪中，雁測(cè)量遮物體倚的長(zhǎng)誤度，仆就是硬要測(cè)丘量它腫的兩查端點(diǎn)智在同一厲時(shí)刻的位藏置之泥間的經(jīng)距離窗。同時(shí)憤的相蔬對(duì)性長(zhǎng)度鈴測(cè)量別的相尿?qū)π蚤L(zhǎng)度忙收縮當(dāng)

時(shí).

長(zhǎng)度石收縮聯(lián)是一晶種相對(duì)效應(yīng),此結(jié)標(biāo)果反傅之亦柔然.注意固有長(zhǎng)度：棒靜止時(shí)測(cè)得的它的長(zhǎng)度叫棒的靜長(zhǎng)或固有長(zhǎng)度.（最長(zhǎng)）例6.康3固有追長(zhǎng)度寄為5m的飛芬船以基的速野率相許對(duì)于視地面肺勻速?zèng)Q飛行組時(shí)，撥從地慕面上慢測(cè)量純，它差的長(zhǎng)繭度是拿多少科？固有長(zhǎng)度習(xí)題3。宇秘宙飛枯船相蛇對(duì)地蒼面以跨速度V作勻澆速直版線飛行慢，在弦某一您時(shí)刻吩，飛怖船頭狼部的韻宇航舅員向凱飛船尾部足發(fā)出界一個(gè)腿光信鞠號(hào)，皮經(jīng)過(guò)纏（胃飛船脖上的胡時(shí)鐘）拆時(shí)間密后被問(wèn)尾部邪的接販?zhǔn)掌黢R收到理，則燭由此波可知飛船惠的固侄有長(zhǎng)從度為廳：6.業(yè)5在S系中觸觀察畝到在釣同一墊地點(diǎn)逼發(fā)生缺兩個(gè)儀事件咳，第丑二事罪件發(fā)蔽生在栽第一強(qiáng)事件咳之后2s，在愉系械中觀蹲察到薪第二紹事件扎在第誕一事學(xué)件后3s發(fā)生忙。求瘋在古系嚇中這憑兩個(gè)奶事件臂的空損間距稀離?？偨Y(jié)1.相對(duì)課性原程理物理吼規(guī)律翁對(duì)所間有慣喊性系殊都是勻一樣病的，釋不存拔在任釘何一繼個(gè)特賺殊的粥（例分如“細(xì)絕對(duì)減靜止貴”的余）慣黃性系嬸。2.光速帽不變弦原理在一上切慣犧性系志中，矛光在魄真空琴中的膠速率言恒為c，與光勾源的跪運(yùn)動(dòng)橫狀態(tài)套無(wú)關(guān)像。兩條落基本遵假設(shè)（愛(ài)因嚇?biāo)固箖?cè)的狹熱義相座對(duì)論路基本巧原理)洛侖琴茲變荒換式總結(jié)位置鍬坐標(biāo)聯(lián)變換狹義妄相對(duì)厘論時(shí)災(zāi)空觀2、相對(duì)存于觀測(cè)扯者運(yùn)極動(dòng)的史慣性栗系沿便運(yùn)動(dòng)籃方向際的長(zhǎng)促度對(duì)勁觀測(cè)定者來(lái)畢說(shuō)收蒸縮了暴。1、相對(duì)框于觀測(cè)環(huán)者運(yùn)序動(dòng)的棟慣性逃系的骨時(shí)鐘始系統(tǒng)鹽對(duì)觀暖測(cè)者生來(lái)說(shuō)睡變慢肯了。3、沒(méi)距有“牙絕對(duì)紅”的進(jìn)時(shí)間上、“丸絕對(duì)撲”的牽空間烤。長(zhǎng)沾度收現(xiàn)縮和通時(shí)間蜻的膨蠟脹是饑相對(duì)堤的。總結(jié)6.勝6相對(duì)艦論速學(xué)度變智換在S系中?。涸赟’系中鑒：1.速度討分量殲定義饞：4.洛侖御茲速啟度變喚換式逆變勢(shì)換正變蕉換例3：設(shè)任想一毯飛船及以0.栗80c的速掘度在童地球?qū)W上空轉(zhuǎn)飛行呼，如果爬這時(shí)著從飛良船上劇沿速滋度方然向發(fā)頑射一疏物體叫，物廳體相對(duì)幼飛船基速度琴為0.悲90c。問(wèn)：桑從地爬面上北看，蹲物體六速度穩(wěn)多大萬(wàn)？s解：選飛爽船參壤考系冠為S'系地面才參考她系為S系狹義曠相對(duì)歡論動(dòng)蠟力學(xué)6.這7相對(duì)凍論質(zhì)酒量1.質(zhì)量倘的表福達(dá)名猜鈴想形鄉(xiāng)豐式力持續(xù)作用物體持續(xù)加速但v的上歇限是c要求有：m隨速繪率增渠大而師增大1.物體客質(zhì)量榮與速餡度有情關(guān)，鞠物體鮮的靜謊止質(zhì)袍量最頭小.2.物體飾運(yùn)動(dòng)惡極限糟速度拘為光氣速。3.光子蠟靜止梢質(zhì)量穗為0.4.低速搞物體S分裂前分裂后-uu

在S’中觀夕察：SABSSS

SuM在S中觀綁察：S

SuAB分裂遺前分裂掩后系統(tǒng)動(dòng)量：系統(tǒng)動(dòng)量：動(dòng)量守恒物體供相對(duì)榮于觀河察者閥靜止菜時(shí)，餅其密冊(cè)度為加，拖若物優(yōu)體以告高速驕相對(duì)綿于觀朗察者額運(yùn)動(dòng)煤，觀僅察者作測(cè)得課物體叢的密聯(lián)度為，則引與漫的關(guān)坦系為做（掙）C一物菜體由盞于運(yùn)襪動(dòng)速兇度的旨加快銹而使債其質(zhì)上量增帖加了哥，則盡此物王體在蔥其運(yùn)全動(dòng)方細(xì)向上傻的長(zhǎng)貝度縮御短了配（豪）。3.相對(duì)犁論動(dòng)雅量及墊力的輕表達(dá)泛式用加崗速度和表示的牛滋頓第條二定轎律公素式在測(cè)相對(duì)秒論力雖學(xué)中俯不再甘成立藝。6.換9在什照么速助度下酸粒子垮的動(dòng)雁量等舞于非仔相對(duì)仇論動(dòng)麻量的竹兩倍隆？動(dòng)量：非相對(duì)論動(dòng)量：p1病956.舟8相對(duì)炊論動(dòng)施能在相什對(duì)論弟動(dòng)力綠學(xué)中創(chuàng)，力蘆對(duì)粒羊子所炮做的濫功使福它的授速率要由0增大蹄到攏時(shí)幟，力勵(lì)所做梁的功張仍然補(bǔ)定義飄為和酒粒子州最后陪的動(dòng)咐能相溉等。相對(duì)染論動(dòng)構(gòu)能兩邊誓求微奇分例1有一蛾粒子洽靜止仗質(zhì)量短為m0，現(xiàn)以吐速度v=啟0.龜8c運(yùn)動(dòng)躬，計(jì)厲算它市的動(dòng)首能(1妨)注意融相對(duì)罪論動(dòng)篇能與染經(jīng)典撿力學(xué)毀動(dòng)能膛的區(qū)鏈別和撒聯(lián)系討論(2)當(dāng)v

c，，意味著將一個(gè)靜止質(zhì)量不為零的粒子，使其速度達(dá)到光速，是不可能的。6.愁9在什失么速閘度下木粒子悅的動(dòng)項(xiàng)能等優(yōu)于非畏相對(duì)喉論動(dòng)板能的裝兩倍揮？p1這95動(dòng)能：非相對(duì)論動(dòng)能：6.辜9相對(duì)擦論能稱量動(dòng)能靜止時(shí)的能量討論任何捏宏觀尊靜止鈔的物合體具秋有能果量。相對(duì)男論質(zhì)微量是狠能量腸的量度。能量啊的變化意味豬著質(zhì)此量的名變化撐。能量守恒，則爹質(zhì)量葉守恒謀。質(zhì)能五守恒堂定律在一腥個(gè)孤善立系愧統(tǒng)內(nèi)湖，所決有粒江子的陡相對(duì)有論能小量在腿相互館作用磚過(guò)程御中保速持不乒變。質(zhì)量坑守恒消定律在一遞個(gè)孤拘立系膏統(tǒng)內(nèi)旦，粒扭子在掉相互零作用蚊過(guò)程盞中相田對(duì)論變質(zhì)量?jī)?nèi)