第14章 相对论-01教学课件.ppt

1 0 伽利略变换 洛伦兹变换 伽利略变换是洛伦兹变换在低速下的近似 2、光速不变原理：在所有惯性系中，光沿各方向的 传播速度都是相等的，光速恒等于c 。 1、狭义相对性原理：物理定律在一切惯性系中都 具有相同的数学表达形式。 狭义相对论基本原理 洛仑兹变换式 运动的钟走得慢 相对论时间延迟效应 ② l 称为相对论长度，固有长度 l0 最长 ① 长度收缩 l l0 ［物体在运动方向上长度收缩 ］ 长度的收缩 运动的时钟变慢 同时性具有相对意义，只有在同一地点、同一时刻 发生的两个事件，在其它惯性系中观察也是同时的。 关于同时性的相对性 狭义相对论的时空观 相对论中动量与能量关系 相对论质量 相对论动量： 总能量=动能+静止能量 质能关系式 (1) 两个事件在不同的惯性系看来，它们的空间关系是相对的，时间关系也是相对的，只有将空间和时间联系在一起才有意义。 (3) 光速 C 是建立不同惯性系间时空变换的纽带。 (2) 时—空不互相独立，而是不可分割的整体。 本章教学要求 第十四章 狭义相对论 能准确理解狭义相对论的相对性原理和光速不变原理。 能准确理解同时的相对性问题。 能准确理解长度缩短、时钟变慢，并会进行相应的计算。 掌握公式 中各量的物理意义， 并会进行相应的计算。 能准确理解相对论中动能、动量的数学表达式。 * * * * * * * * * * * * * * * 若事件的先后次序是相对的， 是否会出现因果关系颠倒现象？ （1）一个人的死亡早于他的诞生? （2）一列火车的到达早于它的出发？ 光速不变原理保证了因果关系的成立！ 讨论 无论光源速度多大，发出光的速度都是一样的。 光速并不遵从经典的速度合成律。 光速不变原理确保先开枪，鸟后亡！（先因后果） 若按照经典的速度合成律，必然导致先看到射出后的子弹，而后看到射出前的子弹（鸟先亡，后开枪！） 。 棒沿 轴对 系静止放置， 在 系中同时测得两端坐标 二、长度的收缩(动尺变短) 则棒的固有长度为 固有长度：物体相对静止时所 测得的长度(最长) 问： 在S系中测得棒有多长? 设在S系中某时刻 t 同时测得棒两端坐标为x1、x2，则 S 系中测得棒长l = x2 - x1，l 与 l0 的关系为： 即： 或 洛仑兹变换 讨论 v 如将物体固定于 系，由 系测量，同样出现 长度收缩现象。 ［长度具有相对意义］ l 称为相对论长度，固有长度 l0 最长 长度收缩 l l0 ［物体在运动方向上长度收缩 ］ 长度的收缩是相对的，相互运动的参照系的观察者都认为自己所在参照系的长度长，测量物体的长度与该物体相对观测者的相对运动有关。 若 v c ，L=L0 （牛顿的绝对空间观） 讨论 一观察者测得一沿米尺长度方向匀速运动着的米尺的长度为0.5 m，则米尺以多大速度接近观察者？ 解：根据题意 在 S 系中测得的长度为：0.5 m 在 系中测得的长度为：1.0 m （固有长度） 运动米尺 观测者 例题 设想有一光子火箭，相对于地球以速率0.95c 飞行，若以火箭为参考系测得火箭长度为 15 m ，问以地球为参考系，此火箭有多长 ？ 解：根据题意 在 S 系中测得火箭的速率为：0.95c 在 系中测得火箭的长度为：15 m （固有长度） 地球 火箭 例题 静止时边长为50㎝的立方体，当它沿着与它的一个棱边平行的方向相对地面以匀速度2.4×108m/s运动时，在地面测得它的体积为多少？ 解：根据题意， 立方体的固有边长：50 cm ( l0 ) 在运动方向上： 系的运动速度为： 地 面 飞行立方体 例题 固有长度为L0=90m的飞船，沿船长方向相对地球以v=0.80c的速度在一观测站的上空飞过，该站测得飞船长度及船身通过观测站的时间间隔各是多少？ 通过时间 解：根据题意 飞船的固有长度：90 m ( l0 ) 飞船的运动速度为： 观测站 飞 船 在S系测量飞船的长度： 例题 已知惯性系 相对于惯性系 S 系以 0.5c 的匀速度沿 x 轴的负方向运动，若从 系的坐标原点 沿 x轴正方向发出一光波，则 S 系中测得此光波在真空中的波速为______。 C 洛仑兹速度变换式 例题 A B O L L D 车上人观测： 地上人观测： 直角三角形： 消去D