大學(xué)物理相對(duì)論正變換逆變換速度變換與加速度變換正逆兩個(gè)都就是慣性系就是恒量在兩個(gè)慣性系中二、牛頓得相對(duì)性原理(NewtonPrincipleofrelativity)在牛頓力學(xué)中力與參考系無(wú)關(guān),質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)如:動(dòng)量守恒定律牛頓得相對(duì)性原理:三、愛(ài)因斯坦得兩個(gè)基本假設(shè)(一)、伽利略變換得困難1)電磁場(chǎng)方程組不服從伽利略變換宏觀低速物體得力學(xué)規(guī)律,在任何慣性系中形式相同。或牛頓力學(xué)規(guī)律在伽利略變換下形式不變,或牛頓力學(xué)規(guī)律就是伽利略不變式。(二)、愛(ài)因斯坦得狹義相對(duì)論基本假設(shè)1、一切物理規(guī)律在任何慣性系中形式相同。-----相對(duì)性原理2、光在真空中得速度與發(fā)射體得運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。-----光速不變?cè)鞥instein得相對(duì)性理論就是Newton理論得發(fā)展。說(shuō)明:2)光速C;邁克耳遜-莫雷得0結(jié)果。3)高速運(yùn)動(dòng)得粒子。Einstein:就是一切物理規(guī)律對(duì)所有慣性系都具有不變性。Newton:僅就是力學(xué)規(guī)律對(duì)所有慣性系具有不變;觀念上得變革牛頓力學(xué)時(shí)間標(biāo)度長(zhǎng)度標(biāo)度質(zhì)量得測(cè)量與參考系無(wú)關(guān)速度與參考系有關(guān)(相對(duì)性)狹義相對(duì)論力學(xué)長(zhǎng)度時(shí)間質(zhì)量與參考系有關(guān)光速不變(相對(duì)性)光速不變?cè)砼c伽利略的速度相加原理針?shù)h相對(duì)。這一假設(shè)具有革命性。說(shuō)明同時(shí)具有相對(duì)性,時(shí)間得量度就是相對(duì)得、和光速不變緊密聯(lián)系在一起得就是:在某一慣性系中同時(shí)發(fā)生得兩個(gè)事件,在相對(duì)于此慣性系運(yùn)動(dòng)得另一慣性系中觀察,并不一定就是同時(shí)發(fā)生得、§4、2洛侖茲變換Lorentztransformation同時(shí)發(fā)出閃光經(jīng)一段時(shí)間,光傳到P點(diǎn)一、洛侖茲變換得導(dǎo)出尋找重合兩個(gè)參考系中相應(yīng)得坐標(biāo)值之間得關(guān)系。大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜由光速不變?cè)?由發(fā)展得觀點(diǎn):相對(duì)論力學(xué)牛頓力學(xué)有<<情況下代入(a)式有:X和X‘之間得關(guān)系如何？此式不再成立,否則就成為伽利略變換！設(shè):式中:將（c）、（e）兩式代入得：這就是一恒等式,要其成立,其系數(shù)必分別為0,故有:的系數(shù)為0得：解得:再令xt得系數(shù)為0得:解得:將K、K‘代入X2得系數(shù),可驗(yàn)證其系數(shù)也為0。二、結(jié)果坐標(biāo)變換式正變換由:可得結(jié)果寫(xiě)成矩陣形式:可以方便地得到逆變換:則有:正變換逆變換1、與時(shí)空坐標(biāo)不再獨(dú)立；洛侖茲變換→伽利略變換,所以洛侖茲變換就是伽利略變換得發(fā)展。討論:正變換<<2、變換無(wú)意義，物體的運(yùn)動(dòng)速度以光速為極限。>3、例:設(shè)有兩個(gè)參考系S和S’,她們得原點(diǎn)在t=0和t’=0時(shí)重合在一起。有一事件,在S‘系中發(fā)生在t’=8、0×10-8s,x’=60m,y’=0,z’=0處,若S‘系相對(duì)S系以速率v=0、60C沿XX‘軸運(yùn)動(dòng),問(wèn)該事件在S系中得時(shí)空坐標(biāo)為多少？解:由洛侖茲變換三、相對(duì)論速度變換由洛侖茲坐標(biāo)變換定義令:同理可得:洛侖茲速度變換式逆變換正變換例:設(shè)想一飛船以0、80c得速度在地球上空飛行,如果這時(shí)從飛船上沿速度方向發(fā)射一物體,物體相對(duì)飛船速度為0、90c。問(wèn):從地面上看,物體速度多大？解：選飛船參考系為系地面參考系為系①上速度變換式只適用于兩系對(duì)應(yīng)得坐標(biāo)軸平行、且僅在X方向有勻速運(yùn)動(dòng)得情況;②在低速得情況下:U<<C,上速度變換式轉(zhuǎn)化成伽利略速度變換式。注意已知:內(nèi)容小結(jié)2、洛侖茲變換1、兩個(gè)基本原理(假設(shè))3、相對(duì)論速度變換作業(yè):28-2;28-6。§4-3、時(shí)間膨脹長(zhǎng)度縮短在某系中,同一地點(diǎn)先后發(fā)生得兩個(gè)事件得時(shí)間間隔(同一只鐘測(cè)量),與另一系中,在兩個(gè)地點(diǎn)得這兩個(gè)事件得時(shí)間間隔(兩只鐘分別測(cè)量)得關(guān)系。研究得問(wèn)題就是:一、時(shí)間膨脹timedilation(運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢)研究一個(gè)物理過(guò)程得時(shí)間間隔就是否和觀察者所處得參照系有關(guān)？舉例說(shuō)明。（同一地點(diǎn)）運(yùn)動(dòng)得鐘走慢了！——鐘慢效應(yīng)(時(shí)間延緩效應(yīng))說(shuō)明:②鐘慢效應(yīng)只與兩慣性系之間得相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān),與其她因素?zé)o關(guān);就是相對(duì)事件靜止得時(shí)鐘所測(cè)得得時(shí);①③S系和S’系就是完全對(duì)稱得。雙生子佯謬問(wèn)題。終生能行進(jìn)的距離為：u介子的壽命問(wèn)題：u介子的平均壽命為：實(shí)際上u介子都來(lái)自離地球幾萬(wàn)米高的大氣層外。二、長(zhǎng)度收縮lengthcontraction對(duì)運(yùn)動(dòng)物體得長(zhǎng)度測(cè)量,怎么測(cè)？必須同時(shí)測(cè)！對(duì)靜止物體得長(zhǎng)度測(cè)量,可以不同時(shí);一棒靜止在系中，S‘系(棒)以速度u相對(duì)S系運(yùn)動(dòng),事件1:測(cè)棒得左端事件2:測(cè)棒得右端同時(shí)測(cè)得條件就是必要得相應(yīng)的時(shí)空坐標(biāo)如圖所示:S’系中測(cè)量得長(zhǎng)度:S系中測(cè)量得長(zhǎng)度:由洛侖茲變換:

1、相對(duì)效應(yīng);

2、在低速下

伽利略變換;說(shuō)明:3、S系和S’系完全對(duì)稱。三、同時(shí)性得相對(duì)性在S系中觀測(cè),發(fā)現(xiàn)不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生得兩件事,在S‘系中觀測(cè)就是否還同時(shí)？Einsteintrain地面參考系在火車上分別放置信號(hào)接收器發(fā)一光信號(hào)中點(diǎn)放置光信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)裝置事件1：接收到閃光；事件2：接收到閃光；研究得問(wèn)題兩事件發(fā)生得時(shí)間間隔在兩系中觀察就是否相等？發(fā)出的閃光光速為同時(shí)接收到光信號(hào)事件1、事件2同時(shí)發(fā)生。事件1、事件2不同時(shí)發(fā)生事件1先發(fā)生處閃光光速也為CS系中得觀察者又如何？A’,B’隨S’運(yùn)動(dòng)A‘迎著光,而B(niǎo)’逆著光,顯然A‘比B’早接收到光。同時(shí)得相對(duì)性事件1:車廂后壁接收器接收到光信號(hào)、事件2:車廂前壁接收器接收到光信號(hào)、1、同時(shí)性得相對(duì)性就是光速不變?cè)淼弥苯咏Y(jié)果;2、相對(duì)效應(yīng);3、當(dāng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于c時(shí),兩個(gè)慣性系結(jié)果相同;討論由洛侖茲變換看同時(shí)性得相對(duì)性定量討論事件1事件2兩事件同時(shí)發(fā)生說(shuō)明:①是②由可知：若S‘系中同一地點(diǎn)、同時(shí)發(fā)生得兩件事,S系中觀測(cè)也就是同時(shí)發(fā)生得。在S’系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生得兩件事,在S系中觀測(cè)就是不同時(shí)得,同時(shí)性得相對(duì)性。③再由:可知:若：則：④若:在S’系中不同地點(diǎn)不同時(shí)發(fā)生的兩件事，在S系中觀測(cè)，除滿足條件：外，一般是不同時(shí)的。⑤時(shí)序、因果關(guān)系問(wèn)題由:得:例:在廣洲有一男嬰出生,4S后又有一女?huà)朐诒本┏錾?廣州距北京約1、89×103km,有一飛船以0、6C得速度沿廣州到北京得連線飛行。求:對(duì)飛船上得觀測(cè)者,男、女?huà)氤錾脮r(shí)間相差多少？上述兩事件相距多遠(yuǎn)才會(huì)出現(xiàn)時(shí)序反轉(zhuǎn)？解:依題意取地球?yàn)镾系,飛船為S‘系則有右圖:由把代入計(jì)算得:由上式可知,若要時(shí)序逆轉(zhuǎn),必滿足:如何理解此處得時(shí)序逆轉(zhuǎn):內(nèi)容小結(jié)1、時(shí)間膨脹△t’為本征時(shí)間2、長(zhǎng)度收縮l0為本征長(zhǎng)度3、同時(shí)性得相對(duì)性作業(yè):練習(xí)冊(cè):P6028-1;28-3;28-10;28-12;28-13。§4-4、相對(duì)論得質(zhì)量和動(dòng)量1、力與動(dòng)量狀態(tài)量合理2、質(zhì)量得表達(dá)但的上限是c隨速率增大而增大要求持續(xù)作用持續(xù)一、質(zhì)量和動(dòng)量狹義相對(duì)論得動(dòng)力學(xué)如何表示？應(yīng)滿足:①方程滿足洛侖茲變換不變性;②在低速得情況下轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)典力學(xué)。)(vmm=究竟關(guān)系如何？設(shè)S‘系有一粒子,原來(lái)靜止在O’點(diǎn)。現(xiàn)設(shè)想此粒子分裂為兩個(gè)完全同得A、B。另一S系,以u(píng)向X’軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)。A對(duì)S‘以速度u向X’軸負(fù)向運(yùn)動(dòng);B對(duì)S‘以速度u向X‘軸正向運(yùn)動(dòng)。S:A靜止;B運(yùn)動(dòng)。mA;mB解之得:由:取“-”為什么？(A)、(B)兩式聯(lián)立消去u得:對(duì)S系中得觀察者,mA;mB有了差別,由于A就是靜止得,mA=m0m0叫靜止質(zhì)量。對(duì)S系中得觀察者,B就是運(yùn)動(dòng)得,其速度就是VB,mB就是運(yùn)動(dòng)時(shí)得質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)證明:相對(duì)論動(dòng)量4、數(shù)據(jù)3、<<m0稱為靜止質(zhì)量。1、合理性2、由于空間的各向同性與速度方向無(wú)關(guān)二、狹義相對(duì)論運(yùn)動(dòng)方程由得討論1、不僅取決于還取決于2、若與牛頓力學(xué)形式相同，m就是慣性得量度。>0例分析垂直進(jìn)入均勻磁場(chǎng)中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)情況已知:磁感強(qiáng)度為，。分析:圓周運(yùn)動(dòng)

產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)得線圈---放射源產(chǎn)生均勻電場(chǎng)的平行板電容器---感光底片實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與關(guān)系的理論基礎(chǔ)1908年德國(guó)布歇勒做出了質(zhì)量與速度得關(guān)系,有力地支持了相對(duì)論。實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整電場(chǎng)大小,使粒子作直線運(yùn)動(dòng),從而求出v。再撤除電場(chǎng),測(cè)出運(yùn)動(dòng)半徑,則可得粒子得質(zhì)量m。三、相對(duì)論動(dòng)能動(dòng)能定理應(yīng)該就