同学们好 预 险“ 1979年美国弗罗里达州迈阿密市 Shenandoah中学 的初中学生,为纪念爱因斯坦100岁诞辰,在草地 上组成他著名的公式E=mc2
大学物理 上讲内容: 同时的相对性 同时性概念是因参考系而异的,在一个惯性系中 认为同时发生的两个事件,在另一惯性系中看来 不一定同时发生。 时间量度的相对性时间膨胀) >从相对事件发生地运动的参考系中测量出的时间总比 原时长(时间膨胀)。 每个参考系中的观测者都会认为相对自己运动的钟比 自己的钟走得慢(动钟变慢) 在一切时间测量中,原时最短。 第2页共34页
大学物理 第2页 共34页 上讲内容： 同时性概念是因参考系而异的，在一个惯性系中 认为同时发生的两个事件，在另一惯性系中看来， 不一定同时发生。 从相对事件发生地运动的参考系中测量出的时间总比 原时长(时间膨胀)。 每个参考系中的观测者都会认为相对自己运动的钟比 自己的钟走得慢(动钟变慢)。 在一切时间测量中，原时最短
大学物理 T=y10 静系中同地事件的时间间隔为原时, 动系中异地事件的时间间隔为非原时 空间量度的相对性(动尺缩短) 空间间隔的测量是相对的,物体的长度与惯性系的选 择有关;在一切长度测量中原长最长。在其他惯性系 中测量相对其运动的尺,总得到比原长小的结果 动尺缩短。 在相对于物体静止的参考系中测量的长度原长 在相对于物体运动的参考系测量长度,两端坐 标一定要同时测量非原长 第3页共34页
大学物理 第3页 共34页 = 0 静系中同地事件的时间间隔为原时， 动系中异地事件的时间间隔为非原时。 空间间隔的测量是相对的，物体的长度与惯性系的选 择有关；在一切长度测量中原长最长。在其他惯性系 中测量相对其运动的尺，总得到比原长小的结果—— 动尺缩短。 在相对于物体静止的参考系中测量的长度——原长 在相对于物体运动的参考系测量长度，两端坐 标一定要同时测量——非原长
大学物理 回顾 洛仑兹变换 S x=y(x=ut yzy u 第4页共34页
大学物理 第4页 共34页 x c u t t z z y y x x ut 2 回顾 s s y y z z x x o o
大学物理 洛仑兹变换的意义 ★给出了对物理定律的约束条件:即物理定律在洛仑 兹变换下的不变性。 这种不变性显示出物理定律对匀速直线运动的对称性, 这种对称性也是自然界的一种基本对称性,即相对论 的对称性。 牛顿力学必须改造! 第5页共34页
大学物理 第5页 共34页 洛仑兹变换的意义 ★ 给出了对物理定律的约束条件：即物理定律在洛仑 兹变换下的不变性。 这种不变性显示出物理定律对匀速直线运动的对称性， 这种对称性也是自然界的一种基本对称性，即相对论 的对称性。 牛顿力学必须改造！
大学物理 牛顿力学必须改造! 牛顿第二定律a=F/m→V→ X方向的分量:a,=F/m X X 由洛仑兹速度变换vx 得: 1-uvx/c 加速度变换公式ax=y二°ax/(1 牛顿力学定律不满足洛仑兹不变性,不满足 光速不变原理,必须加以改造。 第6页共34页
大学物理 第6页 共34页 牛顿力学定律不满足洛仑兹不变性，不满足 光速不变原理，必须加以改造。 a F / m 牛顿第二定律 2 1 ' uv c v u v x x x 由洛仑兹速度变换 得： 3 2 /(1 2 ) C v u x x x a a 加速度变换公式 v X方向的分量： ax Fx / m 牛顿力学必须改造！
大学物理 第四节狭义相对论力学基础 、改造经典力学的两条原则 1.狭义相对性原理(对称性思想)的要求 改造后的力学定律必须是洛仑兹变换的不变式 2.对应原理的要求 新理论应该包容那些在一定范围内已被证明是正确 的旧理论,并在极限条件下过渡到旧理论。 <<C 即: 相对论力学量 经典力学量 u<<c 相对论力学定律 经典力学定律 第7页共34页
大学物理 第7页 共34页 1. 狭义相对性原理(对称性思想)的要求 2. 对应原理的要求 ： 相对论力学定律 经典力学定律 u c 相对论力学量 经典力学量 u c 改造后的力学定律必须是洛仑兹变换的不变式 新理论应该包容那些在一定范围内已被证明是正确 的旧理论，并在极限条件下过渡到旧理论
大学物理 改造牛顿力学的思路 牛顿力学是建立在伽利略时空观基础之上的,以伽利略时空 观为基础定义了一套力学量,如:速度、加速度、动量 现在在相对论时空观的基础上建立相对论动力学,必须重新 定义一套概念。如果仍要用以前的概念则必须重新赋于新的 理解。 注/相对论力学量<C 经典力学量 意广新的物理量应使基本守恒定律继续成立 思路:重新定义质量、动量、能量,使相应的守恒 定律在相对论力学中仍然成立 第8页共34页
大学物理 第8页 共34页 牛顿力学是建立在伽利略时空观基础之上的，以伽利略时空 观为基础定义了一套力学量,如：速度、加速度、动量……, 现在在相对论时空观的基础上建立相对论动力学，必须重新 定义一套概念。如果仍要用以前的概念则必须重新赋于新的 理解。 改造牛顿力学的思路 相对论力学量 经典力学量 u c 新的物理量应使基本守恒定律继续成立 注 意 ：重新定义质量、动量、能量，使相应的守恒 定律在相对论力学中仍然成立
大学物理 质量概念的修正 在相对论中,质量与惯性系的选择有关。。??? (1)时间、长度的测量都是相对的;质量的测量也 应是相对,与惯性系的选择有关。 (2)这可以从物体不能加速到光速这一客观实事中 得到启发。 物体的质量随着它速率的增大而增大 第9页共34页
大学物理 第9页 共34页 在相对论中，质量与惯性系的选择有关。 ？？？ (2) 这可以从 这一客观实事中 得到启发。 (1)时间、长度的测量都是相对的；质量的测量也 应是相对，与惯性系的选择有关。 物体的质量随着它速率的增大而增大
大学物理 1.质速关系 设在相对论中,质量与时间、长度一样,与惯性系 的选择有关。 静系中:m 动系中:m() 定义物体的动量:p=m() 理想实验:全同粒子的完全非弹性碰撞 B B AB v S VAB 固接于粒子B的S系固接于粒子4的s系 第10页共34页
大学物理 第10页 共34页 1. 质速关系 设在相对论中，质量与时间、长度一样，与惯性系 的选择有关。 静系中： m0 动系中： m(u) s u s x v A A B B 固接于粒子A的 s 系 理想实验：全同粒子的完全非弹性碰撞 s u s x v A A B B 固接于粒子B的 s 系 定义物体的动量：p m u u ( )