狭义相对论精品文稿.ppt

狭义相对论第1页，本讲稿共23页1由洛仑兹由洛仑兹坐标变换坐标变换上面两式之比上面两式之比定义定义第2页，本讲稿共23页2由洛仑兹变换知由洛仑兹变换知由上两式得由上两式得同样得同样得第3页，本讲稿共23页3洛仑兹速度变换式洛仑兹速度变换式逆变换逆变换正变换正变换第4页，本讲稿共23页4伽利略速度变换；伽利略速度变换；当当时时1）3）光在任何惯性系中的速率均为光在任何惯性系中的速率均为c c：设设SS系中一束光沿系中一束光沿x x轴正方向传播，其速率为轴正方向传播，其速率为c c，则在，则在S S系中，按洛伦兹速度变换系中，按洛伦兹速度变换:2)若物体运动仅沿若物体运动仅沿x x、x x轴方向，则只须轴方向，则只须考虑考虑x x、x x方向的速度变换，而不必考虑方向的速度变换，而不必考虑y y、z z方向方向的速度变换；的速度变换；即在即在S S系中测得的光速仍为系中测得的光速仍为c,c,满足光速不变原理满足光速不变原理讨论讨论第5页，本讲稿共23页5例：设想一例：设想一飞船飞船以以0.80c 的速度在地球上空飞行，的速度在地球上空飞行，如果这时从如果这时从飞船上飞船上沿速度方向发射一物体，物体沿速度方向发射一物体，物体 相对飞船速度为相对飞船速度为0.90c。问：从地面上看，物体速度多大？问：从地面上看，物体速度多大？解：解：选飞船参考系为选飞船参考系为S系系地面参考系为地面参考系为S系系第6页，本讲稿共23页6 高速运动时动力学概念如何？高速运动时动力学概念如何？物理量定义的基本出发点：物理量定义的基本出发点：基本规律在洛仑兹变换下形式不变；基本规律在洛仑兹变换下形式不变；低速时回到牛顿力学规律低速时回到牛顿力学规律下面给出几个我们熟悉的物理概念、规律在相对论中下面给出几个我们熟悉的物理概念、规律在相对论中的形式。的形式。6 6 狭义相对论动力学基础狭义相对论动力学基础第7页，本讲稿共23页7一一.相对论中的质量相对论中的质量式中式中m0为物体的静止质量；为物体的静止质量；v为粒子相对某一参照为粒子相对某一参照系的系的速率速率，m为该系中测得的物体的质量，即物为该系中测得的物体的质量，即物体的运动质量，体的运动质量，称为称为相对论质量相对论质量。第8页，本讲稿共23页8为直观讨论，给出物体质量为直观讨论，给出物体质量m随其速率随其速率v变化关系曲线变化关系曲线从图中可看出，仅当物体速率从图中可看出，仅当物体速率v与光与光速速c可以比拟时，其质量可以比拟时，其质量m与静质与静质量量m0存在显著差别存在显著差别.微观粒子如中子，其速率接近微观粒子如中子，其速率接近光速光速v=0.98c时时:当物体运动速率接近光速当物体运动速率接近光速c时，其质量时，其质量m迅速增大趋于无限迅速增大趋于无限大，质量越大，惯性越大，物体越难加速，故光速大，质量越大，惯性越大，物体越难加速，故光速c是物体运是物体运动的极限速度，即动的极限速度，即任何物体的速度都不可能超过光速任何物体的速度都不可能超过光速c.3m0m02m05m04m0mv/c1.0第9页，本讲稿共23页9讨论讨论1、宏观物体一般、宏观物体一般v=104m/s,此时：此时：牛顿力学是相对论力学在低速情况下的近似牛顿力学是相对论力学在低速情况下的近似vc时，时，m成为负数，无成为负数，无意义所以意义所以光速是物体运动光速是物体运动的极限速度的极限速度。2、牛顿力学牛顿力学第10页，本讲稿共23页10二、相对论动量二、相对论动量相对论动量可表示为：相对论动量可表示为：根据：根据：在相对论力学中仍用动量变化率定义质点受到的在相对论力学中仍用动量变化率定义质点受到的作用力，即：作用力，即：注意：注意：质量质量随速度变化随速度变化第11页，本讲稿共23页11 三、三、相对论动能（相对论动能（是一个全新的形式是一个全新的形式）推导的基本出发是推导的基本出发是动能定理动能定理推导：推导：由由有有两边微分，得两边微分，得第12页，本讲稿共23页12形式与经典不同形式与经典不同即相对论动能公式。即相对论动能公式。第13页，本讲稿共23页13讨论讨论2）当当v 损失的动能转换成静能结合能损失的动能转换成静能结合能（碰后静止）（碰后静止）第21页，本讲稿共23页21五、相对论的动量能量关系式五、相对论的动量能量关系式两边平方得两边平方得相对论能量三角形相对论能量三角形第第6章结束章结束第22页，本讲稿共23页22物质所包括的静能为：物质所包括的静能为：分子的动能和势能分子的动能和势能 原子和原子之间的化学能原子和原子之间的化学能 原子核与电子之间的电磁能原子核与电子之间的电磁能 原子核内部质子与中子的结合能原子核内部质子与中子的结合能 基本粒子之间的结合能基本粒子之间的结合能第23页，本讲稿共23页23