第十五章《相对论》.pptVIP

一、经典的相对性原理 1、惯性系： 牛顿运动定律成立的参考系 相对于一个惯性参考系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系 2、伽利略相对性原理 力学规律在任何惯性系中都是相同的 还可表述为：在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动；或者说，任何惯性系都是平权的。 三、狭义相对论的两个基本假设 1、狭义相对性原理 在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的 2、光速不变原理 真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。 五、广义相对性原理和等效原理 1、广义相对性原理： 在任何参考系中，物理规律都是相同的。 2、等效原理： 一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。 课堂小结 一、狭义相对论的两点假设： 1、狭义相对性原理 在不同的惯性参考系，一切物理规律都是相同的 2、光速不变原理 真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。 二、由狭义相对论推出的几个结论 1、“同时”的相对性 2、动尺变短 3、动钟变慢 4、速度变换公式 5、相对论质量 6、质能方程 第十五章 相对论简介　 光速恒定的特性，同运动的相对性原理之间似乎产生了矛盾？ 但是实验现象表明，不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是恒定的． v 光速＝ 光速＝ 二、相对性原理与电磁规律 这就是爱因斯坦的——狭义相对论 相对论的时空观念与人们固有的时空观念差别很大，很难被普通人所理解。人们都称赞爱因斯坦伟大，但又常常弄不懂这伟大的内容。这使人们想起英国诗人波谱歌颂牛顿的诗句: 自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中， 上帝说：“让牛顿去吧，” 于是一切都成为光明。 后人续写道: 上帝说完多少年之后， 魔鬼说：“让爱因斯坦去吧，” 于是一切又回到黑暗中。 1、“同时”的相对性 车厢上的人和地面上的人看到车厢中间灯光到达前后车厢的先后是不一样的． 车上的观察者认为光同时到达车厢的前后两壁 站台上的观察者认为光先到车厢后壁后到前壁 三、时空的相对性 2、长度的相对性 v 车上的人看到的车厢的长度： 车外的人看到的车厢的长度： 注意： 长度缩短效应只发生在相对运动的方向上 如上例中的 X 轴方向上，在Y 轴方向上无长度缩短效应 动尺变短（空间收缩效应） S′ O′ X ′ Y′ O S X Y ● 结论:一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小 3、时间间隔的相对性 在站台上看运动火车上的钟 在火车上看运动站台上的钟 高速运行的列车上，由车厢底部发出的闪光，对于车上的人来说，闪光是在竖直方向反射的，而车厢外的人认为被接收的反射光是沿斜线传播的． 由光速不变原理便得到不同的时间间隔 对于车厢内的人： 对于车厢外的人： h 4、时空相对性的实验验证 1971年，科学家将铯原子钟放在喷气式飞机中作环球飞行，然后与地面的基准钟对照．实验结果与理论预言符合的很好．这是相对论的第一次宏观验证． 早在1941年，科学家通过对宇宙线的观测证实了相对论的结论，美国科学家罗西和霍尔在不同高度统计了宇宙线中μ子的数量，结果与相对论预言完全一致． 当两个参考系的相对速度可与光速相比时，时间与空间的相对性才比较明显． 狭义相对论的结论已经完全得到证实，实际上它已经成为微观粒子研究的基础之一． 牛顿物理学的绝对时空观：物理学的空间与时间是绝对分离没有联系的，脱离物质而单独存在，与物质的运动无关。 而相对论认为：有物质才有时间和空间，空间和时间与物体的运动状态有关。 5、相对论的时空观 1、相对论的速度变换公式 地面上的人看到车上人相对地面的速度为： 车对地的速度为v，人对车的速度为u/ v 四、狭义相对论的其它结论 物体的运动速度不能无限增加，那么物体的质量是否随着速度而变化？ 严格的论证表明，物体高速（与光速相比）运动时的质量与它静止时的质量之间有下面的关系： m为运动质量 ﹥ m0为静止质量 2、相对论质量 微观粒子的速度很高，它的质量明显的大于静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响． 1988年，中国第一座高能粒子加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功 物体的能量和质量之间存在密切的联系，他们的关系是： 这就是著名的爱因斯坦质能方程 3、质能