大学物理下第16章相对论3.pptVIP

* * 爱因斯坦（Einstein）的基本假设： 1）相对性原理 2）光速不变原理 洛仑兹坐标变换式 意义：基本的物理定律(包括电磁学和量子力学)，应该在洛伦兹变换下保持不变 . 这种不变显示出物理定律对匀速直线运动的对称性 ——相对论对称性 . (1)当vc时为伽利略变换 （2）光速仍为常量。 c （3）速度极限是指两物体的相对速度 洛仑兹速度变换式 l0 S? S ?t? ? ? l0 例4：O?系以u相对O系 x 方向运动，当O?和O重合时，在O?系的 处发现一导弹以v?相对于O?系的x?方向运动，此时立刻从O?点朝导弹发射一枚激光炮弹。求： （1）在O系中激光炮弹在何时何地击中导弹？ （2）从发射激光炮弹到击中导弹这段时间里，导弹在O系中运动的距离？ x? x?1 解：（1） （2） 例5、一火车以恒定的速度u通过隧道，火车和隧道的静长相等。从地面上看，当火车的前端到达隧道的Ｂ端的同时，有一道闪电正击中隧道的Ａ端。试问此闪电能否在火车的末端留下痕迹？ A B 地面为参照系： L 火车为参照系： ? ? A、B事件不同时发生，B先A后。 A B L ? x 隧道前进的距离 火车露出的长度 A B L ? x 据动量守恒定律，A、B速率应相等 uA=uB=u S系相对S以－u?运动，S中A静止，B运动 O?相对O的速度为u（A静物，B运动的物体） x y A B x y O O 设S?系：有M，静止于O?。 t 时刻分裂为mA=mB=M/2 据相对论速度变换： 六、狭义相对论动力学 1、相对论的质量 S系：分裂前粒子速度u，动量Mu 分裂后A、B 总动量为mBvB, 质量守恒：M＝mA+mB 动量守恒：Mu=mBvB x y A B x y O O 1、质速关系： (1) 质量m和速率? (不是参考系的相对速度u)有关，这是相对论的重要结论。质量和参考系的选择有关。 (2)??? m ?，速度越大惯性就越大，越不易改变原来的运动状态。(解决了与牛顿定律的矛盾) (3)? c时，m将为虚数，无意义，c是一切物体速度的极限。 相对论的动力学方程 (5)如 ? c ，则m ? m0，回到牛顿力学情况，符合“对应原理”。 设宏观物体一般 v = 104 m/s, 微观粒子速率接近光速如中子v=0.98c时 (4)对于光子，速度为c，而m又不可能为无限大，所以光子的静止质量m0 = 0 质速关系首次验证：1908年Bucher发现快速电子的荷质比e/m比低速电子的荷质比小。 2、相对论的动能 两边微分得 联立(1)式和(2)式得 作功使物体的动能改变 由动能定理 1）与经典动能形式完全不同 若电子速度为 2）当v c 时，可以证明 (对应原理) 3、相对论能量 ——物体的总能量（质能关系） ——物体的静能（热能、分子间的势能、化学能、原子内部的各种能量等） （1）能量守恒=质量守恒 E=∑mic2→∑mi=C （2）质量和能量不可分割 统一了历史上分别发现的这两条独立的自然规律。 （3）质能关系为开创原子能时代提供了理论基础 质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏 . 质量M的母核分裂为一系列mi（i=1，2，3?）的碎片 在母核静止的参照系看，碎片飞散，有速度vi， 所以碎片的动能 反应前后质量守恒 质量亏损 ?c2=Ek 被看作是具有划时代意义的理论公式，已成为纪念爱因斯坦伟大功绩的标志。 炮弹爆炸,碎片飞溅 ?化学能转化为动能 原子的裂变、聚合和重组 * *