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大学物理学 第七章 狭义相对论力学基础 7－2 狭义相对论的两个基本假设 7－3 洛伦兹坐标变换和速度变换 同时的相对性可以由洛伦兹变换式求得, S’系中两事件在 由洛伦兹变换, 可知: 7－5 相对论动力学基本方程 四、时钟延缓效应与尺度收缩效应是相关的 时间的度量是相对的, 与所选择的惯性参考系有关, 时间与空间是相互关联的. 不存在孤立的时间, 也不存在孤立的空间. 这里我们关注一下μ介子. μ介子 在大气层上部（∽10km）产生的，μ子以接近光速（v=0.998c）运动，静止μ子的平均寿命只有2.15×10-6s，进入大气层的μ子自发衰变为电子（或正电子）和中微子（或反中微子）. 用经典时空观分析, μ子不能到达地球, 在地球表面不能探测到. 按相对论时空观, μ子能够到达地球, 因而在地球表面能探测到μ子. 以地面为参考系 以μ子为参考系 μ子寿命延长, 衰变前所走路程增加. 运动距离收缩为 因此衰变前可以到达. 可见, 长度收缩效应和时钟延缓效应是相互关联的, 选择不同的参考系, 同一物理过程表现的效应不同. 综上所述 1) 狭义相对论指出的时间和空间的量度与参考系的选择有关. 2)时间和空间是互相联系的, 并与物质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. 时间、空间和运动三者之间的紧密联系, 深刻地反映了相对论时空的本质. 牛顿定律与光速极限的矛盾 C 物体在恒力作用下的运动 经典力学中物体的质量与运动无关 质量的表达 猜想形式？ 力持续作用 动量持续增大 但v的上限是 c 要求：m随速率增大而增大 实验证明 一、动量与速度的关系 牛顿力学 质点 质点系 相对论力学 当 说明牛顿定律在低速情况下适用. 二、相对论动力学基本方程 由基本方程可得系统的动量守恒定律 当 当 =常矢量 当 =常矢量 相对论动能 动能定理应该是合理的 ?设计质点从静止，通过力作功，使动能增加。 7-6 相对论质量、动量和能量关系 质量与能量的关系 动能定理 设 积分后，得 利用 和 得 相对论动能 当 时, 相对论质能关系 爱因斯坦认为（1905） 懒惰性 惯性 ( inertia ) 活泼性 能量 ( energy ) 物体的懒惰性就 是物体活泼性的度量 . 质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏 . 相对论能量 运动时的能量 静止时的能量 除动能以外的能量 任何宏观静止的物体具有能量 相对论质量是能量的量度 讨论 爱因斯坦质能关系 物质具有质量，必然同时具有相应的能量；如果质量发生变化，则能量也伴随发生相应的变化，反之，如果物体的能量发生变化，那么它的质量一定会发生相应的变化。 电子的静质量 电子的静能 质子的静能 相对论质能关系 1千克的物体所包含的静能 1千克汽油的燃烧值为 焦耳 . 静能 ：物体静止时所具有的能量 . 质子的静质量 质能守恒定律 在一个孤立系统内，所有粒子的相对论动能与静能之和在相互作用过程中保持不变。 质量守恒定律 在一个孤立系统内，粒子在相互作用过程中相对论质量保持不变。 质量亏损 * 安徽大学出版社 大学物理学 * Page * ANHUI UNIVERSITY * 安徽大学出版社 大学物理电子教案 * * 大学物理学 Page 第七章 狭义相对论力学基础 ANHUI UNIVERSITY * * * 安徽大学出版社 大学物理电子教案 安徽大学出版社 ANHUI UNIVERSITY 7－1 迈克尔逊－莫雷实验? 7－2 狭义相对论的两个基本假设 7－3 洛伦兹坐标变换和速度变换 第七章 狭义相对论力学基础 7－4 同时的相对性、长度收缩和时间延缓 7－5 相对论动力学基本方程 7－6 相对论的质量、动量和能量的关系? 7－7 广义相对论简介? Albert Einstein ( 1879 – 1955 ) 现代时空的创始人, 被誉为“20世纪的哥白尼”, 于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论, 他于1905年提出