[物理]6-2相对论.ppt

* 请把手机调成静音、震动或关闭！ o x y z o′ z′ y′ x′ v P (x, y, z, t ) (x′,y′,z′,t′) 惯性系S和S′，S′系沿XX′轴相对S系运动，一事件发生在P点。 洛仑兹时空坐标变换式： 正变换 逆变换 §6.4 洛伦兹变换 讨 论： 2.与伽利略变换不同，时间与空间有密切关系。 变换，即相对论结论与经典力学结论相同。 3. 洛仑兹变换转化为伽利略 则光速c为一切实际物体的速度极限。 4. 1. 与 成线性关系，但比例系数 . 5.物理意义：基本的物理定律应该在洛伦兹变换 下保持不变. 6.设有1和2两个事件在S和S′系的时空坐标分别为： 伽利略变换 （绝对时空） 洛仑兹变换 （相对论时空 ） 伽利略变换是洛仑兹变换的低速近似： 7 由洛伦兹变换看同时性的相对性 解题的一般思路 事件1 事件2 两事件同时发生 ？ 若 已知 可见：在 系中不同地点同时发生的两个事件，在 系中观测并不同时—同时性的相对性 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 . 事件1： 子弹出膛 子弹 时序: 两个事件发生的时间顺序 在实验室参考系中 应先开枪后中靶 在高速运动的参考系中 是否能先中靶 后开枪？ 结论： 有因果律联系的两事件的时序不会颠倒！ 事件2： 中靶 0 所以有因果联系的两事件的时序不会颠倒 t 2 t 1 所以 ′ ′ 因为 子弹速度 信号传递速度 例1.在惯性系S中，有两事件同时发生在xx′轴上相距1.0?103m处，从S ′观察到这两事件相距2.0?103m。试问由S′系测得此两事件的时间间隔为多少？ 解： 例2 设想地球上一观察者测到宇宙飞船以0.60c的速度向东飞行，5s后该飞船将与向西飞行的彗星碰撞，从飞船上的钟来看，还有多少时间容许他离开航线？ 解： 取地球为S系，飞船为S′系 反思1、长度的收缩 length contraction 标尺相对 S?系静止 在 S 系中测量 根据洛仑兹变换式： 在 S?系中测量 要求：t1=t2 两端点同一时刻位置之间的距离 固有长度 2 2 2 2 1 b - - = t x x v 说明: 运动物体长度的测量，必须同时测量物体的两端! 有人选用 ( ) 错在哪里？ 由洛伦兹变换式得 设在 系中一只静止的钟，在同一地点( )纪录两事件的时间间隔（固有时间） ，则在 系中记录的时间间隔 为多少？ 反思2 、时间的延缓 time dilation 则相对运动的惯性系测得的两事件所经历的时间比固有时间长 说明 （1）运动的钟变慢了，时间延缓了！ （2）上式成立条件是在 系中同一地点（ ）发生的两件事 洛伦兹变换式的应用举例 复习 长度收缩 时间延缓 例1 设想有一光子火箭，相对于地球以速率 v=0.95c 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 解：考虑相对论效应，取容器为 系，则在 系中，粒子从尾部到前端时间为 则在地面上（ 系） 测得时间为 例2 设一容器长 ，以速率 沿长度方向运动，某时刻由容器尾部沿长度方向发射一粒子弹以相对容器 飞行，求在地面观察，该粒子从尾部到前端时间 此处不是固有时间！（不是发生在同一地点！） 所以 §6.5. 相对论速度变换 洛伦兹坐标变换是基础 定义 由洛伦兹 坐标变换 洛伦兹速度变换式 逆变换 正变换 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 地面参考系为S系 问题引出： 经典力学牛顿第二定律 （1）不具有洛仑兹变换的不变性 寻找具有相对论性的质点运动力学方程和规律 §6.6　狭义相对论质点动力学简介 （2）在 作用下获得加速，在 不变的情况下，质点速度大小会达到和超过光速 力与动量 质量的表达 由力的定义式有： 持续作用 持续 但 的上限是 c m 随速率增大而增大 与牛力形式相同 所以质量必须是 的形式 一、 相对论的质量 实验证明 1）合理性（速度愈高质量值愈大） 2）特殊情况下可理论证明 归根结底是实验证明 讨论： 3) v 是粒子相对于某一参照系的速率，而不是某两个参照系的相对速率。同一粒子相对于不同参照系有不同的速率时，在这些参照系中测得的这一粒子的