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大学物理狭义相对论(一)
目录
•狭义相对论基本概念
•洛伦兹变换与时空性质
•质能关系与能量动量关系
•狭义相对论中力学问题求解
目录
•电磁现象在狭义相对论中表现
•总结与展望
01
狭义相对论基本概念
经典力学时空观
010203
绝对时空观同时性的绝对性时间间隔的绝对性
时间和空间是绝对的，与物质的两个事件在同一地点同时发生，任何两个事件之间的时间间隔，
运动状态无关。则它们在其他任何地点也同时发在不同的惯性参考系中都是相同
生。的。
狭义相对论产生背景
经典力学无法解释光速不变现象
根据经典力学，光速在不同惯性参考系中应该不同，但实验证明光速在不同惯
性参考系中都是相同的。
经典力学无法解释质能关系
根据经典力学，质量和能量是两个独立的物理量，但实验证明质量和能量之间
存在等价关系。
狭义相对论基本原理
03
相对性原理光速不变原理质能关系
物理定律在所有惯性参考系中都具有相同在真空中的光速对任何观察者来说都是相质量和能量之间存在等价关系，即著名的
的形式，即物理定律的形式不随观察者的同的，且与光源的运动状态无关。爱因斯坦质能方程E=mc^2，其中E表示
运动状态而改变。能量，m表示质量，c表示光速。
02
洛伦兹变换与时空性质
洛伦兹变换公式推导
洛伦兹变换公式是狭义相对论中描述不同惯性参考系之间物理量变换的基本公式。
公式推导基于两个基本假设：物理定律在所有惯性参考系中具有相同形式；光速在
真空中的值在所有惯性参考系中是相同的。
通过解决麦克斯韦方程组与牛顿力学之间的矛盾，洛伦兹提出了长度收缩和时间膨
胀的假设，进而推导出洛伦兹变换公式。
长度收缩效应
010203
长度收缩效应是指物体在其运该效应是由于观察者和物体所长度收缩效应可以通过洛伦兹
动方向上相对于观察者而言会处的不同惯性参考系之间的相变换公式进行定量计算，且已
出现长度缩短的现象。对运动导致的。被实验所证实。
时间膨胀效应
时间膨胀效应是指相对于静止
观察者而言，运动物体的时间
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