刚体的转动_3.ppt

狭义相对论的时空概念 洛仑兹变换 在洛仑兹变换下，时间坐标与空间坐标密切联系。同时性、空间距离、时间间隔都是相对的，随观察者所在的参考系不同而不同。 经典力学的时空观： 时间和空间是彼此无关的； 时间和空间的基本属性与物质的运动没有任何关系，而是绝对的、永远不变的，与参考系的选择无关。 这两种时空观是根本对立的！ × 狭义相对论的时空观： 时间与空间是相互联系的； 时间和空间的量度与参考系的选择有关，并与物质运动有着不可分割的联系。不存在孤立的时间，也不存在孤立的空间。 √ 说明： 不是旧的经典物理学完全被新的物理学取代，而是指物理学在原有的基础上扩展，从低速的领域扩展到高速的领域。对于低速的领域，经典物理学仍然是有效的。 四、高速粒子的运动方程 1. 相对论性动量 动量定义 2. 相对论性质量 动量守恒定律在洛仑兹变换下保持不变，要求 m0静质量 物体的质量与其相对于观察者的运动速率有关，具有相对性 ??? m ?，速度越大惯性就越大，越难改变原来的运动状态 ? c时，m将为虚数，无意义，所以c是一切物体速度的极限(与洛仑兹变换所得结论一致) 对于光子，速度为c，而m又不可能为无限大，所以光子的静止质量m0 = 0 如 ? c，则m ? m0回到牛顿力学情况。 狭义相对论力学 的基本方程 3. 相对论的力学方程 4. 相对论的动能 设一质点在变力的作用下，由静止开始沿x轴作一维运动。当质点的速度为v时，它所具有的动能等于外力所作的功。 当vc时 又回到了牛顿力学的动能公式。 经典力学近似 5. 能量公式 mc2 ——质点运动时所具有的总能量 m0c2——质点静止时所具有的静能量 即质点的动能是总能量与静能量之差。 质能关系 结论：质量和能量这两个基本属性之间的内在联系。一定的质量相应于一定的能量，二者的数值只相差一个恒定的因子c2 。如果一个物体的质量发生变化，这时能量必有相应的变化。 静能是物体内各部分的相对运动的动能和相互作用势能的总和。包括： 热能 ——分子动能 化学能——使原子结合的能量 电磁能——使核和电子结合的能量 结合能——核子间的结合能 以及各组成部分(电子、中子、质子等)的静止能 ? 1 kg的物体E0 = 9?1016 J 1 kg的汽油 燃烧值=4.6?107 J (是E0的二十亿分之一) 静能蕴含了潜在的巨大能量！ 原子能的利用 原子弹（nuclear weapon） 核武器是指利用能自持进行核裂变或聚变反应释放的能量，产生爆炸作用，并具有大规模杀伤破坏效应的武器的总称。 例：核弹爆炸。钚239 20kg，爆炸后生成物的质量比原来小万分之一。求释放了多少能量？ 解：?E= ?mc2=1.8×1014J 相当于多少度电 相当于多少吨TNT当量？ 度电 几百万吨 利用原子能 /v_show/id_XMTk5MzMyMDQ=.html 视频: 我国第一颗原子弹爆炸成功 习题：1，3，4，11，12 * “天上一天，人间十年” ? 常看到科幻小说中的情节，有个人在外太空呆了几年回来后地球上全变了，说是过了几十年或者更多…难道这是真实存在的？ 高速运动的规律 ——狭义相对论 狭义相对论：惯性系中的高速运动问题 广义相对论：非惯性系和引力问题 小球 v v v = + 车 车 地 地 球 球 , , , 20m/s 20m/s = 40m/s 光信号 c 20m/s c 地面上的人观察: 然而，对光速所进行的最精密的测量表明，无论发光的光源如何运动，光速永远是不变的。这一事实表明：在火车上扔小球的这种做法，似乎对于光就不再适用了。 实验表明，低速宏观物体的运动规律对于高速运动不再适用。 例如：一个电子通过10MeV电势差，其速度为0.9988c (c是真空中的光速)。 40MeV电势差， 增加一倍 实验结果 0.9999c 1905年，爱因斯坦总结前人的一系列实验事实，提出狭义相对论，建立了高速运动的基本规律。相对论是对旧时间空间观念的根本变革，对近代物理学的发展起了重大的作用。相对论与量子力学成为现代科学技术的两大支柱。 物理学面临的不是危机，而是一场伟大的革命。 基本原理： 1. 相对性原理：物理规律对所有惯性系中的观察者是相同的，没有哪一个参考系是特殊的。 2. 光速不变原理：光在真空中的速率在所有惯性系中具有相同的值c。 由这两个原理可以导出整个狭义相对论的理论体系 狭义相对论 （参考书《电动力学》汪德新编著，科学出版社，第八章） 1. 相对性原理：物理规律对所有惯性系中的观察者是相同的，