相对论专题1.ppt

讨论 光速不变 如在S系中沿x方向发射一光信号,在S′系中观察: 光速在任何惯性系中均为同一常量，利用它可将时间测量与距离测量联系起来. 一 同时的相对性 事件 1 :车厢后壁接收器接收到光信号. 事件 2 :车厢前壁接收器接收到光信号. S 系 ( 地面参考系 ) 事件 2 事件 1 设 S系中x1、x2两处发生两事件,时间间隔为 .问 S′系中这两事件发生的时间间隔是多少？ 系 (车厢参考系 ) 在一个惯性系同时发生的两个事件，在另一个惯性系是否同时? 讨论 不同时 不同时 2 同地不同时 1 同时不同地 S系 S′系 同时 不同时 时 同时 3 同时同地 4 不同时不同地 讨论 S系 S′系 结论 同时性具有相对意义 沿两个惯性系运动方向，不同地点发生的两个事件，在其中一个惯性系中是同时的，在另一惯性系中观察则不同时，所以同时具有相对意义；只有在同一地点，同一时刻发生的两个事件，在其他惯性系中观察也是同时的. 长度的测量和同时性概念密切相关． 二 长度的收缩(动尺变短) 棒沿 轴对 系静止放置,在系中同时测得两端坐标 则棒的固有长度为 固有长度：物体相对静止时所测得的长度 .（最长） 问 在S系中测得棒有多长? 设 在S系中某时刻 t 同时测得棒两端坐标为x1、x2，则S系中测得棒长 l= x2 - x1， l与l0的关系为： 结论 长度具有相对意义 讨论 1 长度收缩 ll0 V 2 如将物体固定于 系,由 系测量,同样出现长度收缩现象. 物体在运动方向上长度收缩. 例1 设想有一光子火箭， 相对于地球以速率 直线飞行，若以火箭为参考系测得火箭长度为 15 m ，问以地球为参考系，此火箭有多长 ？ 火箭参照系 地面参照系 解 固有长度 运动长度 火箭参照系 地面参照系 例2 长为 1 m 的棒静止地放在 平面内，在 系的观察者测得此棒与 轴成 角，试问从 S 系的观察者来看，此棒的长度以及棒与 Ox 轴的夹角是多少？设 系相对 S 系的运动速度 . 解 在 系 在 S 系 三 时间的延缓(动钟变慢) B 发射光信号 接受光信号 时间间隔 系同一地点 B 发生两事件 在 S 系中观测两事件 B 固有时间 ：同一地点发生的两事件的时间间隔 . 时间延缓 ：运动的钟走得慢 . 3 时， . 1 时间延缓是一种相对效应 . 2 时间的流逝不是绝对的，运动将改变时间的进程.（例如新陈代谢、放射性的衰变、寿命等 ） 注意 狭义相对论的时空观 (1) 两个事件在不同的惯性系看来，它们的空间关系是相对的，时间关系也是相对的，只有将空间和时间联系在一起才有意义. (2)时—空不互相独立，而是不可分割的整体. (3)光速 C 是建立不同惯性系间时空变换的纽带. 例3 设想一光子火箭以 速率相对地球作直线运动 ，火箭上宇航员的计时器记录他观测星云用去 10 min , 则地球上的观察者测此事用去多少时间 ？ 运动的钟似乎走慢了. 解 设火箭为 系、地球为 S 系 (1)相对论动量遵循洛伦兹变换 当 时 一　动量与速度的关系 (2)相对论质量 静止质量：m0 相对论质量 说明质量与速度有关 . m 0 m 1 2 3 4 0.2 0.4 1.0 0 0.6 0.8 v c 物体相对于惯性系静止时的质量 . 静质量 : 结论: 质量具有相对意义. ,可以认为质点的质量是一个常量,牛顿力学仍然适用. 当 时 二　狭义相对论力学的基本方程 当 时 变为牛顿第二定律. 即 当 时, 不变 三　质量与能量的关系 动能定理 设 积分 相对论动能 当 时， 静能量 物体静止时所具有的能量. 相对论质能关系 质能关系指出： 物质的质量和能量之间有密切的联系 . 总能量 相对论能量和质量守恒是一