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第14章 狭义相对论力学基础 复 习 基本假设： 洛伦兹变换 同时的相对性 在S中的观察者 在 中的观察者 长度的相对性 例1 长为 1 m 的棒静止地放在 平面内，在 系的观察者测得此棒与 轴成 角，试问从 S 系的观察者来看，此棒的长度以及棒与 Ox 轴的夹角是多少？设 系相对 S 系的运动速度 . 解 在 系 在 S 系 三 时间的延缓(动钟变慢) B 发射光信号 接受光信号 时间间隔 系同一地点 B 发生两事件 S 系的观测者测得光信号往返一次的时间： L B 发射光信号 接受光信号 时间间隔 系同一地点 B 发生两事件 从洛伦兹变换的角度 逆变换 在 S 系中观测两事件 运动时间(两地时)： 两个地点发生的两事件的时间间隔 . B 固有时间(原时) ：同一地点发生的两事件的时间间隔 . 时间延缓 ：运动的钟走得慢 . 1) 对于所有的参照系,原时最短; 2) 两地时总是大于原时; 3) S系(静系)中的观测者认为S’系(动系)的钟走慢了----- 时间延缓或动钟变慢效应; 6) 时间延缓或动钟变慢效应是相对的. 注意 5) 时， . a f e 0 . 弟 弟 . . 哥 哥 花谢事件： 处发生两个事件： 花开事件： 系： （寿命） 在S系中观察者测量花的寿命是多少？ . . 哥 哥 a f e 0 . 弟 弟 S系中的弟弟测得花的寿命长于S’系中的哥哥测得的寿命。弟弟说：S’系的钟比S系的钟走得慢。 S系花的寿命 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）变慢。 在 系中观察者总觉得相对于自己 运动的S系的钟较自己的钟走得慢。 例3 设想一光子火箭以 速率相对地球作直线运动 ，火箭上宇航员的计时器记录他观测星云用去 10 min , 则地球上的观察者测此事用去多少时间 ？ 运动的钟似乎走慢了. 解 设火箭为 系、地球为 S 系 作 业 大作业:P63，64，65 第十四章 相对论 14.1 力学相对性原理 伽利略坐标变换式 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(Einstein) 一 了解狭义相对论的两条基本原理，了解洛伦兹变换. 14-0 教学基本要求 二 理解同时相对性、时间膨胀及长度收缩效应 三 掌握质速关系及狭义相对论的基本方程；掌握动量与能量,质量与能量的关系 物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系 相对运动 14-1力学相对性原理 伽利略变换 * * 速度变换公式 加速度变换 在两相互作匀速直线运动的惯性系中,物体运动所遵循的力学规律具有相同的形式.---力学的相对性原理 * v 车运动还是静止 ？ 二 绝对时空观 绝对空间:空间与运动无关,空间绝对静止. 空间的度量与惯性系无关,绝对不变． 绝对时间: 时间均匀流逝,与物质运动无关,所有惯性系有统一的时间. 牛顿的绝对时空观 牛顿力学的相对性原理 注 意 牛顿力学的相对性原理, 宏观、低速的范围内,是与实验结果相一致的.但在高速运动情况下则不适用. 伽利略变换的局限性 L 设球速为u，投球手与接球手距离为L。如果光速满足叠加原理，试分析接球手会看到什么情况。 解： 相对接球手，球发出的光速为 u+c ，投球手发出的光速为 c 。球发出的光到达接球手眼中需要的时间为： 光速满足叠加原理导致的一个因果颠倒的佯谬。 投球手投球动作发出的光到达旁观者眼中需要的时间为： 显然有： 表示接球手先看到球而后看到投球手投球的动作--------因果颠倒！ 其根本原因是我们认为所有的速度都满足伽里略速度叠加原理。 “以太”参考系是绝对静止系 设“以太”参考系为 系实验室为 系 G M1 M2 T 迈克耳孙-莫雷实验 结论：作为绝对参考系的以太不存在. 爱因斯坦 20世纪最伟大的物理学家之一, 1905年、1915年先后创立狭义和广义相对论, 1905年提出了光量子假设, 1921年获得诺贝尔物理学奖, 还在量子理论、分子运动论方面有重要贡献 . （1879-1955） 14-2 狭义相