科学技术史课件-相对论的诞生.pptVIP

（3.3.2）纵向效应： （3.2） 长度收缩效应 — 物体的长度沿运动方向收缩。 （3.3） 说明 长度收缩效应只发生在运动方向上。 （3.3.1） 固有长度最长。 物体的固有长度（静长、原长）最长。 长度收缩效应是“同时的相对性”的直接结果。 （3.3.3）长度收缩效应是相对的。 （3.3.4）当 u → c 时，长度收缩效应显著； 当 u ＜＜c 时， 成为经典力学绝对量，转化为 G -T 。 ＜ l 0 m0 — 静止质量 m — 运动质量（相对论质量） 即物体相对观察者以速度 v 运动时的质量。 （4）质速关系式 其中： 1 2 3 4 0.2 0.4 1.0 0 0.6 0.8 ★ 说明： （4.1）质速关系式揭示了物质与运动的不可分割的属性； （4.2）恒力作用于物体时，物体的速度 v ＜ c ， v t O c v →c 时，m → ∞， ∴ a → 0 ， v 不可能超过光速 c 。 （4.3） 质速关系式也可用讲义的方法来推求： x 设惯性系 以匀速 u 沿 方向相对惯性系 运动， 惯性系中有一静止在x=x0处的 粒子,由于內力的作用分裂为质量相等的两部分，即 以速度u沿x 轴正向运动，MB以速度-u沿-x运动。 在惯性系S’看来， 静止不动，vA’=0, MB的速度vB’： （5.1）相对论动能 （5）相对论质量与能量的关系 ⑴ 上式指静质量为m0 的质点以速度 v 运动时的相对论动能，与经典动能形式完全不同。 ⑵ 随着外力不断作功，质点动能可不断增加至非常大，但其速率不可能超过光速 c 。 （5.1）相对论能量 — 动能 ， — 静止能量 总能 = 静能 + 动能： 爱因斯坦质能关系式： 其中： （相对论动能公式） (a) 是任何宏观静止的物体具有的能量，即 最小能量。 ★ 说明： (b) 表明相对论质量是能量的量度，根据质速 关系，E 和 m 是与惯性系有关的相对量。 (c) 质能关系 是狭义相对论重要推论之一，反映 质能统一性。对孤立系统，总能量守恒就代表总质量守 恒，反之亦然。 (d) 质量变化与能量变化的关系： 质量是能量的一种存在形式 把质量守恒与能量守恒联系了起来，质量也可以看作是能量的一种存在形式。 也正是这个公式在理论上预言了使得原子弹的可能性。 1克煤全部燃烧大约产生7000卡热量，如果把一克煤的全部原子彻底崩裂，根据质能关系式，大约会产生2×1013卡热量，是燃烧产能的30亿倍。 1.麦克斯韦方程组与牛顿绝对时空观的矛盾 有源空间的推迟势说明了电磁作用是以有限速度v=c向外传播的，不是瞬时超距作用。换句话说：电荷、电流辐射电磁波，而电磁波以速度c脱离电荷、电流向外传播，经历时间 r/c 到达观察点x。这就是推迟势所描写的物理过程。 事实上，除电磁作用外，其它一切作用都是通过物质以有限的速度传播的，不存在瞬时的超距作用，这一点正是相对论时空观的基础。 1.麦克斯韦方程组与牛顿绝对时空观的矛盾 以上说明，在伽利略变换下，麦克斯韦方程不能保持其形式不变，这是因为麦克斯韦方程得到的电磁波在真空中的传播速度为常数c的结论。如果麦克斯韦方程在伽利略变换下保持不变，则光速在不同惯性系中不可能各向都是c，而应随惯性系之间的相对运动速度变化，这样电磁波在真空中的传播速度不再为常数。由此可见，以牛顿时空观来看，在不同的惯性系中，电动力学的规律并不相同。 由牛顿时空观出发，在伽利略变换下，一切力学规律对所有的惯性系都有相同的形式，但电磁学却不服从伽利略相对性原理。从逻辑上说，对同一种变换，力学规律有相同的形式，而电磁学规律的形式却不相同，这是不可思议的。这个矛盾的存在有两种可能性： 麦克斯韦电动力学定律不正确，而伽利略变换正确； 麦克斯韦方程是正确的，但力学规律在高速（v→c）情况下并不正确，伽利略变换在高速情况下也不正确。应存在一种新的变换，在新变换形式下，电动力学规律服从相对性原理。 爱因斯坦面对这两条路，大胆地选择第二条道路，在1905年提出了新的时空理论。 三、狭义相对论 2.狭义相对论的创立 1905年，爱因斯坦在《论动体的电动力学》中指出： “企图证