大学物理第四章狭义相对论.pptVIP

例：北京和上海相距 1000 km，北京站的甲火车先于上海站的乙火车 1.0×10 -3 s 发车。现有一艘飞船沿从北京到上海的方向从高空掠过，速率恒为 u = 0.6 c 。试求宇航员参考系中测得的甲乙两列火车发车的时间间隔，哪一列先开? 解： 取地面为 S 系，和飞船一起运动的参考系为 S? 系，北京站为坐标原点，北京至上海方向为 x 轴正方向， 依题意有 O x S O S z y 说明上海站的乙火车先开，时序颠倒!! 一双生子Jim 和 Tim 20岁生日那天，Tim 坐上u=0.9998c的飞船相对于地球作匀速直线运动一去一回整一年，在飞船上一年，在地球上经过50年，21岁的 Tim 归来时，迎接他的是70岁的 Jim。 又，运动是相对的，可以看成地球运动，飞船不动，结果，地球上一年，在静止的飞船上是50年，21岁的 Jim 迎来的是70岁的 Tim，到底谁年轻？ 　这是一个佯谬，其实不是相对论有什么毛病，而是不适当地乱用了狭义相对论，飞船不是惯性系。 一定是 Tim 年轻! 加速系中发生时钟延缓效应是绝对的！ 在S中的观察者 在 S? 中的观察者 同时闪电时，车正好在山洞里 山洞比车短，火车可被闪电击中否？ u 车头到洞口，出现第一个闪电 u u 车尾到洞口，出现第二个闪电 闪电不同时 4-5 相对论动力学基础 牛顿定律与光速极限的矛盾 C 物体在恒力作用下的运动 经典力学中物体的质量与运动无关 只要时间t足够长，速度v总会达到并超过光速c，这与相对论结论不符，也与高能物理实验相矛盾。 一、相对论质量和动量 1、动量的定义： 2、从动量守恒定律和孤立系统的质量守恒， 可求得质量随速度变化的关系 相对论的质速关系： 讨论： (1) v是粒子相对于某一参照系的速率。同一粒子相对于不同参照系有不同的速率时，在这些参照系中测得的这一粒子的质量也是不同的。 (2) 当v?c 时，m ? ?。 (3) 当v c 时，m 趋于m0，这时可认为物体的质量与速率无关，就等于静止质量。这就是牛顿力学讨论的情况。 (4) 相对论动量： 二、狭义相对论力学的基本方程 在低速下?牛顿力学！！ 三、相对论能量 粒子获得的动能等于合力所做的功： 两边求微分： 1、相对论动能 相对论动能： 是粒子静止时具有的能量，叫静止能量。 是粒子以速率v运动时具有的总能量，叫相对论总能量。 ——质能关系式 2、质量与能量的关系 任何宏观静止的物体具有能量 讨论 相对论质量是能量的量度 质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏 。 物理意义 惯性质量的增加和能量的增加相联系，质量的大小应标志着能量的大小，这是相对论的又一极其重要的推论。 相对论的质能关系为开创原子能时代提供了理论基础，这是一个具有划时代的意义的理论公式 。 1克铀裂变释放的能量是1克煤的250万倍。 1克氘聚变释放能量是铀的4倍，煤的1000万倍。 在核反应中，以 m01 和 m02 分别代表反应粒子和生成粒子的总静止质量，以Ek1和Ek 2分别代表反应前后的总动能，依能量守恒，有： 质量亏损 动能增量← 3、能量与动量的关系 两边平方 两边乘以 c 4 物理ch17 * 物理ch17 * 物理ch17 * 第 四 章 狭 义 相 对 论 19世纪的最后一天，在欧洲著名科学家新年聚会上，大会主席英国物理学家开尔文发表了新年贺词： “19世纪已将物理学大厦全部建成，今后物理学家的任务就是修饰完善这所大厦了” --开尔文-- 但他在贺词中又谈到，在物理学的天边，还有两朵小小的令人不安的乌云。 正是这两朵“小小的乌云”不断扩大，酿成物理学的一场伟大的革命风暴。 导言 近代物理学的两大基础 相对论诞生 量子理论诞生 迈克尔逊 -莫雷实验 黑体辐射 实验 爱因斯坦对于科学事业的伟大贡献是多方面的。他的科学业绩主要包括四个方面：早期对布朗运动的研究；狭义相对论的创建；推动量子力学的发展；建立了广义相对论。 1905年创建的狭义相对论和1916年创建的广义相对论是爱因斯坦的最重要的科学研究成果，而1921年的诺贝尔物理学奖则是由于他提出了光的量子概念和发现了光电效应定律而获得的。 爱因斯坦( A. Einstein ) 1905年，爱因斯坦先后发表了 5 篇具有划时代意义的论文，为相对论、量子论等物理学领域奠定了基础。其中《论动体的电动力学》宣告了相对论的诞生。 为纪念这一“奇迹 年”100 周年，全球物理学界一致呼吁2005年为“世界物