吴百诗《大学物理基础》电子教案ch14.pptVIP

讨论 (1) 空间测量与时间测量相互影响，相互制约 事 件 1 事 件 2 时间间隔 空间间隔 请大家自己写出逆变换式 S S (2) 当u c 洛伦兹变换简化为伽利略变换式 (3) 光速是各种物体运动的极限速度 为虚数（洛伦兹变换失去意义） 如图所示，棒 AB 的B 端位于 x 轴上 x0 处，其与 x 轴的夹角为? . 现棒AB 以恒定速率v (v c )沿 y 轴向上做平动，试求棒与 x 轴交点的运动速度V. 思考题 ? x y A B O 例 一短跑选手在地面上以 10 s 的时间跑完 100 m。一飞船沿同一方向以速率 u = 0.8 c飞行。 求 (1) 飞船参考系上的观测者测得百米跑道的长度和选手跑过的路程；(2) 飞船参考系上测得选手的平均速度 。 解 设地面参考系为 S 系， 飞船参考系为 S，选手起跑为事件1,到终点为事件2，依题意有 (1) S 系中测得跑道长度 100 m 为原长 l0 ，S 系中测得跑道长度 l 为运动长度，由长度收缩公式有 选手从起点到终点，这一过程在 S 系中对应的空间间隔为?x，根据空间间隔变换式得 因此， S 系中测得选手跑过的路程为 (2) S 系中测得选手从起点到终点的时间间隔为 ?t，由洛仑兹变换得 S 系中测得选手的平均速度为 二. 由洛仑兹变换看相对论时空观 同时性的相对性 时间延迟 长度收缩 三. 时序 假设 事件1先与事件2发生 1. 两独立事件间的时序 时序不变 同时发生 时序颠倒 ? 第 14 章 狭义相对论力学基础 爱因斯坦 (Einstein) 本章内容 14. 1 经典力学的相对性原理 伽利略变换 14. 2 狭义相对论的两个基本假设 14. 3 狭义相对论的时空观 14. 4 洛伦兹变换 14. 5 狭义相对论质点动力学简介 爱因斯坦 20世纪最伟大的物理学家，1879年3月14日出生于德国乌尔姆，1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学。1905年，爱因斯坦在科学史上创造了史无前例的奇迹。这一年的3月到9月半年中，利用业余时间发表了 6 篇论文，在物理学 3 个领域作出了具有划时代意义的贡献 — 创建了光量子理论、狭义相对论和分子运动论。 爱因斯坦在1915年到1917年的3年中，还在 3 个不同领域做出了历史性的杰出贡献 — 建成了广义相对论、辐射量子理论和现代科学的宇宙论。 爱因斯坦获得 1921 年的诺贝尔物理学奖 牛 顿 力 学 麦 克 斯 韦 电 磁 场 理 论 热力学与经典统计理论 两朵小乌云 迈克耳逊——莫雷“以太漂移”实验 黑体辐射实验 强调 近代物理不是对经典理论的简单否定。 近代物理不是对经典理论的补充，而是全新的理论。 狭义相对论 量子力学 近代物理学的两大支柱，逐步建立了新的物理理论。 19世纪后期，经典物理学的三大理论体系使经典物理学已趋于成熟。 绝对时间 绝对空间 绝对的、数学的、与物质的存在和运动无关 在所有惯性系中，物体运动所遵循的力学规律是相同的，具有相同的数学表达形式。或者说，对于描述力学现象的规律而言，所有惯性系是等价的。 §14.1 经典力学的相对性原理 伽利略变换 一. 绝对时空观 二. 经典力学的相对性原理 经典力学相对性原理与绝对时空观密切相关 三. 伽利略变换 正变换 逆变换 伽利略变换式 在两个惯性系中分析描述同一物理事件 在 t ＝0 时刻，物体在 O 点, S , S 系重合。t 时刻，物体到达 P 点 P (x, y, z; t ) (x, y, z; t) y O z S x (x ) O z y S u 是恒量 速度变换和加速度变换式为 请大家自己写出速度、加速度的逆变换式 由定义 并注意到 写成分量式 在牛顿力学中 四. 牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性 质量与运动无关 力与参考系无关 迈克耳逊 - 莫雷实验 对 (1) 光线：O ? M1 ? O §14.2 狭义相对论的两个基本假设 一. 伽利略变换的困难 Maxwell 电磁场方程组不服从伽利略变换 迈克耳逊 - 莫雷实验的零结果 以太风 (1) (2) 对 (2) 光线：O ? M2 ? O 由 l1 = l2 = l 和 v c 两束光线的时间差 当仪器转动 p / 2 后，引起干涉条纹移动 实验结果: 迈克耳逊 — 莫雷实验的零结果，说明“以太”本身不存在。 1905年，A. Einstein 首次提出了狭义相对论的两个假设 1. 光速不变原理 在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值 包括两个意思： 光速不随观察者的运动而变化 光速不随光源的运动而变化 所有惯性系都完全处于平等地位，没有任何理由选某