6狭义相对论力学基础.ppt

§6.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换式 二.爱因斯坦的狭义相对论基本假设 §6.3 狭义相对论的时空观 棒静止在 系中 静长 棒以极高的速度相对S系运动 S系测得棒的长度值是什么呢？ 事件1：测棒的左端 事件2：测棒的右端 同时测的条件是必要的 相应的时空坐标 事件1：测棒的左端 事件2：测棒的右端 2.原长最长 由洛仑兹变换 ? 相对效应 ? 纵向效应 ? 在低速下 ? 伽利略变换 ? 同时性的相对性的直接结果 讨论 三.时空不变量 空间间隔 洛仑兹不变量 由洛仑兹 坐标变换 上面两式之比 定义 四. 相对论速度变换 由洛仑兹变换知 由上两式得 同样得 洛仑兹速度变换式 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 系 地面参考系为 系 狭义相对论动力学基础 高速运动时动力学概念如何？ 基本出发点： ?基本规律在洛仑兹变换下形式不变； ?低速时回到牛力 一.质量和动量 1.力与动量 状态量 合理 合理 2.质量的表达 猜想形式？ 持续作用 持续 但 的上限是 c 随速率增大而增大 要求 §6.4 狭义相对论质点动力学 实验证明 讨论 ? 合理性 ? 特殊情况下，理论证明 ? 最终由实验证明(即将说明) ? 由于空间的各向同性 与速度方向无关 ? ? 相对论动量 ? 数据 由 得 两是联立得 二. 狭义相对论运动方程 讨论 ? 不仅取决于 还取决于 ?若 与牛力形式相同 惯性的量度 但 ? 一般情况下 不是惯性的量度 例 分析垂直进入均匀磁场中的带电粒子运动情况 已知:磁感强度为 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 分析： 圆周运动 实验验证 与 关系的理论基础 1908年德国布歇勒做出了质量与速度的关系 有力地支持了相对论 产生均匀磁场的线圈 ---镭源 产生均匀电场的平行板电容器 ---感光底片 实验物理学家是伟大的 实验装置 1.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。 ? ? 由 三. 相对论性能量 讨论 ?合理否？ ?与经典动能形式完全不同 若电子速度为 2. 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 讨论 ? 任何宏观静止的物体具有能量 ? 相对论质量是能量的量度 ? 重要的实际应用 孤立系统中 即 例太阳由于热核反应而辐射能量 ?质量亏损 例 两全同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 解：设复合粒子质量为M 速度为 碰撞过程，动量守恒 由能量守恒 损失的能量转换成静能 3.相对论的动量能量关系式 由 两边平方得 光子 又 * special relativity 第六章 狭义相对论基础 §6.1 力学的相对性原理 伽利略变换 §6.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹坐标变换 §6.3 狭义相对论的时空观 §6.4 狭义相对论质点动力学 返回 结束 现代时空的创始人 最伟大的物理学家 爱因斯坦: Einstein 主要内容： 狭义相对论的基本假设 同时性的相对性 洛仑兹变换式 运动时钟变慢和长度缩短 洛仑兹速度变换 相对论性质量和动量 相对论性能量 相对论性力和加速度间关系 §6.1 力学的相对性原理 伽利略变换 一. 相对性和不变性 从两个互有相对运动的参照系对同一事物的观察结果不同，或对同一物理量测量结果不同，称事物或物理量的相对性。 如果任何两个有相对运动的参照系中的观察者对于某一个物理量的测量结果总是一样，或对于某一物理定律的表述形式完全一样，称这个物理量或物理定律具有不变性。 二. 力学相对性原理 在平静的水面匀速航行的船 在笔直的铁轨匀速行进的火车 高空飞行的航班 描述力学现象的规律不随观察者所选用的惯性系而变,或者说,在研究力学规律时一切惯性系都是等价的,这称为力学相对性原理(伽利略相对性原理)。 在两个惯性系中考察同一物理事件 设惯性系S 和相对S运动的惯性系 t时刻，物体到达P点