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基本内容
1、力学相对性原理、伽利略变换;狭义相对论产生本源、试验基础和历史条件;狭义相对论的基本原理、洛仑兹变换。
2、狭义相对论时空观:同步的相对性、长度收缩、时间延缓、因果律。
3、狭义相对论质速关系、相对论动力学基本方程、相对论动能、静能总能和质能关系、能量和动量的关系。
内容提要
一、绝对时空观和伽利略变换
时间和空间都是绝对的,与物质的存在和运动无关。 ——牛顿的绝对时空观
同步性、时间间隔和空间距离都是绝对的,与参照系的选择无关。并且,时间和空间是彼此独立的、互不有关的,并且独立于物质和运动之外。
伽利略坐标变换公式
伽利略速度变换公式
伽利略加速度变换公式
即
可见,同一质点对不一样的惯性系有相似的加速度。
二、力学相对性原理
牛顿力学的一切规律在伽利略变换下其形式保持不变,或者说力学规律对于一切惯性参照系都是等价的。
力学相对性原理的更重要之处在于,惯性系对力学试验是平权的。
三、狭义相对论的基本原理
1)爱因斯坦相对性原理:物理定律在所有的惯性系中都具有相似的体现形式 .
2)光速不变原理: 真空中的光速是常量,它与光源或观测者的运动无关,即不依赖于惯性系的选择.
四、洛伦兹变换
正变换
逆 变 换
1、同步的相对性
五、狭义相对论时空观
沿两个惯性系运动方向,不一样地点发生的两个事件,在其中一种惯性系中是同步的, 在另一惯性系中观测则不一样步,因此同步具有相对意义;只有在同一地点, 同一时刻发生的两个事件,在其他惯性系中观测也是同步的 .
2、长度的收缩(运动物体在运动方向上长度收缩)
固有长度
在 系中测量
3、时间的延缓
固有时间 :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 .
固有时间
4、因果律
有因果关系的事件,它们的因果关系即事件发生的先后次序(时序),不会由于参照系变化而颠倒,这就是因果律。
经典时空观
相对论时空观
主要结论
主要内容
同步的绝对性
同步的相对性
时间间隔的绝对性
运动的时钟变慢
空间距离的绝对性
运动的尺子变短
质量不变
质量随速度的增大而增大
时间和空间彼此独立、互不关联,且不受物质或运动的影响。
时间和空间互相关联,质量随物体的运动状态的变化而变化。
解:
固有时间
例 在惯性系S中,有两事件发生于同一地点,且第二事件比第一事件晚发生 秒钟,而在另一惯性系S′中,观测第二事件比第一事件晚发生 秒钟,那么在S′中发生两事件的地点之间的距离是 。
例 S 系中的观测者有一根米尺固定在 x 轴上,其两端各装一手枪。在S´系中的x´轴上固定另一根长尺,当后者从前者旁边通过时, S 系中的观测者同步扳动两手枪,使子弹在S´系中的尺上打出两个记号。试问在S´系中这两个记号之间的距离是不不小于、等于、还是不小于1 m ?
S
S′
解:
1)相对论动量
当 时
1、动量与速度的关系
2)相对论质量
静质量 :物体相对于惯性系静止时的质量 .
在不同惯性系中大小不同 .
当 时
C
六、相对论质量和相对论动量