狭义相对论速度变换.PPT

第三章 相对论力学;伽利略变换的困难 1) 电磁场方程组不服从伽利略变换 2) 光速c 3) 高速运动的粒子;;解释天文现象的困难;从麦克斯韦方程组可得两条结论：;二、爱因斯坦的狭义相对论基本原理;2. 光速不变与伽利略变换 与伽利略的速度相加原理针锋相对;3-2 相对论时空观;和;原点重合时，从原点发出一个光脉冲，其空间坐标为：;;时空变换关系;逆变换;伽利略变换;二、狭义相对论速度变换;由洛仑兹变换知;洛仑兹速度变换式;一维洛仑兹速度变换式;例：设想一飞船以0.80c 的速度在地球上空飞行， 如果这时从飞船上沿速度方向发射一物体，物体 相对飞船速度为0.90c 。 问：从地面上看，物体速度多大？;解：选飞船参考系为S系;;三、狭义相对论的时空观;S Einstein train;研究的问题 两事件发生的时间间隔;事件1、事件2不同时发生;同时性的相对性;1 同时性的相对性是光速不变原理的直接结果;由因果律联系的两事件的时序是否会颠倒？;子弹速度; 竞走运动的极限速度是多大？(假设裁判 可乘坐高速交通工具监控比赛进程);2、时间膨胀效应;;;(观测时间);;; 1971年，美国 空军用两组Cs（铯） 原子钟绕地球一周， 得到运动钟变慢， 实验值:203±10ns， 理论值:184±23ns， 在误差范围内，二者 相符。;例:一飞船以3×103m/s的速率相对与地面匀速飞行。飞船上的钟走了10s,地面上的钟经过了多少时间？;4、长度收缩效应;事件1：测棒的左端 事件2：测棒的右端; 1、相对效应 ;2 纵向效应 ;例:原长为10m的飞船以u＝3×103m/s的速率相对于地面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度是多少？;例7：一根直杆在S系中，其静止长度为l，与x轴的夹角为?。试求：在S系中的长度和它与x’轴的夹角。两惯性系相对运动速度为u。;狭义相对论时空观;?狭义相对论时空观认为： 时间、空间、运动三者是不可分割地联系着；时间、空间的度量是相对的。不同的惯性系没有共同的同时性，没有相同的时间、空间度量。狭义相对论时空观反映在洛仑兹变换之中。; 1. 一火车以恒定速度通过隧道，火车和隧道的静长是相等的。从地面上看，当火车的前端b到达隧道的B端的同时，有一道闪电正击中隧道的A端。试问此闪电能否在火车的a端留下痕迹？; 2. 设宇宙飞船以0.8c的速率飞往8光年远的 天体，然后立即以同样的速率返回地球。起飞 时刻定为新年0时。 (1)：飞船到达天体时，飞船与天体上的时钟读数？ (2)：飞船以同样的速率返回地球时，飞船与地球上 的时钟读数？;高速运动时动力学概念如何？ 基本出发点： 1、力学定律在洛仑兹变换下形式不变； 2、低速时转化成相应的经典力学形式。;一、质量与速度的关系;静止质量:物体相对于参考系静止时的质量;依动量守恒;实验也证明;二、相对论动力学方程;方程虽保持了原牛顿 定律的框架但内容却有别;三、 功与动能 动能定理应该是合理的 ?设质点从静止，通过力作功，使动能增加。;相对论动能;1) 合理否？;说明将一个静质量不等于零的粒子加速到光速须作 无穷大的功.或者说实物粒子速度有一极限速度c.;四、相对论能量;相对论质量是能量的量度;重要的实际应用;质能守恒定律;例 静质量相等的两粒子以相同的速率相向运动，碰后复合，求复合粒子的速度和质量。;五、动量与能量的关系; 凡质量都有要受到引力的作用，有些物质如光子，其静质量为零，但具有动能，也就具有动质量，同样受到引力的作用，天文观察证明了这一点。如图从星星A发出的星光本应沿直线传播，但受太阳的引力作用而发生偏转。;光子有动量 从天文上得到证实;;质量