第四相对论基础.pptVIP

主要内容 一 绝对时空观（经典时空观） 爱因斯坦的狭义相对论基本原理 作业 P122 4-2 4-6 周三复习前三章，预习第四章 下周五讲 4-3 作业 P122 4-9 4-10 下次讲 4-4 作业 P122 4-13 4-15 复习第四章 下次习题课！ 盟军原子弹计划于1942年启动，研制计划的总部开始设在纽约市曼哈顿区，代号“曼哈顿计划”。这一计划历时4年之久，有20多万人参与，包括十几名已经获得或即将获得诺贝尔奖的科学家。(费米领导) 任何宏观静止的物体具有能量 相对论质量是能量的量度 理解：物质具有质量，必然同时具有相应的能量；如果质量发生变化，则能量也伴随发生相应的变化，反之，如果物体的能量发生变化，那么它的质量一定会发生相应的变化。 该式揭示了物体的质量和能量内在的联系, 相对论指出了静止物体本身蕴藏着巨大的能量,这种静能的利用，已经在近代原子核能的利用中实现了。 质量亏损 (核反应中释放的能量) 是核反应前后粒子总静 质量之差称为质量亏损 例如1kg的物体 惯性质量的增加和能量的增加相联系，能量的改变必然导致质量的相应变化 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 三 相对论的动量与能量关系 光子 有 质速关系两边平方且同时乘以 经典力学 相对论的动量与能量关系 光的粒子性！ 质量 动量 基本方程 静能 动能 总能（质能关系） 动量与能量的关系 分析 有一粒子静止质量为m0，现以速度v=0.8c运动，有人在计算它的动能时，用了以下方法： 首先计算粒子质量 再根据动能公式，有 你认为这样的计算正确吗？ 用 计算粒子动能是错误的。 相对论动能公式为 事件1、事件2 不同时发生 事件1先发生 处闪光 光速也为 系中的观察者又如何看呢？ 随 运动 迎着光 比 早接收到光 事件1 接收到闪光 事件2 接收到闪光 同时性的相对性 在一个惯性系的不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系是不同时的。 用洛仑兹变换式导出 例1：在惯性系S中，观察到两个事件同时发生在x轴上，其间距是1m，而在S系中观察这两事件之间的距离是2m。试求：S系中这两事件的时间间隔。 解：S系中?t=0， ?x=1m 。 时间间隔很短，基本测量不出来 二.长度的相对性（长度收缩） 原长 棒相对观察者静止时测得的它的长度（也称静长或固有长度）。 棒静止在S系中 S系测得棒的长度值是什么呢？ 长度测量的定义： 对物体两端坐标的同时测量 两端坐标之差就是物体长度 动长（测量长度） 事件1：测棒的左端 事件2：测棒的右端 由洛仑兹变换 物体的长度沿运动方向收缩 1、相对效应 讨论 在S中的观察者 在S中的观察者 2 纵向效应 3 在低速下 ? 伽利略变换 在两参考系内测量的纵向（与运动方向垂直）的长度是一样的。 不发生长度收缩 例2、原长为10m的飞船以u＝3×103m/s的速率相对于地面匀速飞行时，从地面上测量，它的长度是多少？ 解： 差别很难测出。 例3：一根直杆在S系中，其静止长度为l，与x轴的夹角为?。试求：在S系中的长度和它与x’轴的夹角。两惯性系相对运动速度为u。 解： 三、时间延缓 在某系中，同一地点先后发生的两个事件的时间间隔(同一只钟测量)，与另一系中，在两个地点的这两个事件的时间间隔的关系。 研究的问题是： 固有时间 一个物理过程用相对于它静止的惯性系上的标准时钟测量到的时间（原时）。用? 0表示。 一个物理过程用相对于它运动的惯性系上的标准时钟测量到的时间（两地时）。用?t 表示。 观测时间 民间有一种说法，天上一天人间一年 乘坐0光速宇宙飞船航行,则宇航员的一天,在地球上的人们看来就相当于一年。 为什么我们在乘坐飞机、火车时没有感觉到时间延缓？因为速度相对于光速来说太小了 乘3倍声速的超音速飞机，一百年后，时间也只延长了0.015秒 a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 花开事件： 花谢事件： （寿命） 在S系中观察者测量花的寿命是多少？ 考察 中的一只钟 两事件发生在同一地点 观测时间 原时最短，动钟变慢 原时 a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 在S系中观察者总觉得相对于自己运动的 系 的钟较自己的钟走得慢。 a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 结论： 对本惯性系做相对运动的钟(或事物经历的过程