大学物理相对论归纳.ppt

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1、相对论,基本内容,1、力学相对性原理、伽利略变换；狭义相对论产生根源、实验基础和历史条件；狭义相对论的基本原理、洛仑兹变换。 2、狭义相对论时空观：同时的相对性、长度收缩、时间延缓、因果律。 3、狭义相对论质速关系、相对论动力学基本方程、相对论动能、静能总能和质能关系、能量和动量的关系。,内容提要,一、绝对时空观和伽利略变换,时间和空间都是绝对的，与物质的存在和运动无关。 牛顿的绝对时空观,同时性、时间间隔和空间距离都是绝对的，与参考系的选择无关。而且，时间和空间是彼此独立的、互不相关的，并且独立于物质和运动之外。,即,可见，同一质点对不同的惯性系有相同的加速度。,二、力学相对性原理,牛顿力学

2、的一切规律在伽利略变换下其形式保持不变，或者说力学规律对于一切惯性参考系都是等价的。,力学相对性原理的更重要之处在于，惯性系对力学实验是平权的。,三、狭义相对论的基本原理,1）爱因斯坦相对性原理：物理定律在所有的惯性系中都具有相同的表达形式 .,2）光速不变原理： 真空中的光速是常量，它与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系的选择.,四、洛伦兹变换,1、同时的相对性,五、狭义相对论时空观,沿两个惯性系运动方向，不同地点发生的两个事件，在其中一个惯性系中是同时的， 在另一惯性系中观察则不同时，所以同时具有相对意义；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 .,2

3、、长度的收缩（运动物体在运动方向上长度收缩）,在 系中测量,3、时间的延缓,固有时间 ：同一地点发生的两事件的时间间隔 .,时间延缓 ：运动的钟走得慢 .,固有时间,4、因果律,有因果关系的事件，它们的因果关系即事件发生的先后次序（时序），不会因为参考系改变而颠倒，这就是因果律。,同时的绝对性,同时的相对性,时间间隔的绝对性,运动的时钟变慢,空间距离的绝对性,运动的尺子变短,质量不变,质量随速度的增大而增大,时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响。,时间和空间相互关联，质量随物体的运动状态的改变而改变。,解：,固有时间,例 在惯性系S中，有两事件发生于同一地点，且第二事件比第一事

4、件晚发生 秒钟，而在另一惯性系S中，观测第二事件比第一事件晚发生 秒钟，那么在S中发生两事件的地点之间的距离是 。,例 S 系中的观察者有一根米尺固定在 x 轴上，其两端各装一手枪。在S系中的x轴上固定另一根长尺，当后者从前者旁边经过时， S 系中的观察者同时扳动两手枪，使子弹在S系中的尺上打出两个记号。试问在S系中这两个记号之间的距离是小于、等于、还是大于1 m ?,S,S,解：,1）相对论动量,当 时,1、动量与速度的关系,2）相对论质量,静质量 ：物体相对于惯性系静止时的质量 .,在不同惯性系中大小不同 .,当 时,六、相对论质量和相对论动量,2、相对论动力学的基本方程,相对论动量守恒定律,当 时， 急剧增加 , 而 ，所以光速 C 为物体的极限速度.,当 时,七、相对论中的能量,静能：物体静止时所具有的能量,相对论动能:,相对论质能关系,如果一个物体或物体系统的能量有 的变化，则无论能量的形式如何，其质量必有相应的改变，其值为 ，由 可知，,质能守恒定律 在一个孤立系统内，所有粒子的相对论总能量,相对论质量守恒定律 在一个孤立系统内，所有粒子的相对论总质量,八、动量与能量的关系,极端相对论近似,