,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,内容提要,内容提要,1,一、狭义相对论的基本假设,三、狭义相对论时空观,二、洛仑兹变换,四、相对论的动力学问题,一、狭义相对论的基本假设三、狭义相对论时空观二、洛仑兹变换四,2,一、狭义相对论的基本假设,一、狭义相对论的基本假设,3,2.,相对性原理：,1.,光速不变假设,一切物理定律在所有的惯性系中都等效。,物理定律的数学表达式在所有的惯性系中具有相同的形式。,在所有的惯性系中,真空中的光速恒为,c,，与光源或观察者的运动无关。,2.相对性原理：1.光速不变假设 一切物理定律,4,狭义相对论基础简课件,5,二、洛仑兹变换,二、洛仑兹变换,6,1.,事件与参照系,1.1,事件：,有明确的地点与时间的一件事：,P(,x,y,z,t,),1.2,参照系：,不同参照系对同一事件发生的地点和时间的测量结果一般不同。例：,P,i,(,x,i,y,i,z,i,t,i,),物体的运动可视为一系列事件的集合。,1.事件与参照系1.1 事件：有明确的地点与时间的一件事：P,7,2.,洛伦兹变换,y,y,ut,x,u,P,z,z,O,O,S,S,x,2.1.,洛伦兹坐标变换,2.洛伦兹变换yyutxuPzzOOSSx2.1.,8,2.2,洛伦兹速度变换,洛伦兹速度变换满足光速不变性的假设。,2.2 洛伦兹速度变换 洛伦兹速度变换满足光速不变性的假,9,三、狭义相对论的时空观,三、狭义相对论的时空观,10,（,3,）运动的钟变慢,：,1.,时间间隔的相对性,（,1,）两个事件发生的时间间隔与参照系有关。,（,2,）若参照系,S,测得某,两个事件发生在同一地点，时间间隔为,t,，则参照系,S,测得这,两个事件发生的时间间隔为：,（3）运动的钟变慢：1.时间间隔的相对性（1）两个事件发生的,11,2.,空间间隔的相对性,（,1,）两个事件发生的空间间隔与参照系有关。,（,2,）若参照系,S,测得某,两个事件同时发生，事件发生的空间间隔为,l,，则参照系,S,测得这,两个事件发生的空间间隔为：,（,3,）运动的尺变短,：,2.空间间隔的相对性（1）两个事件发生的空间间隔与参照系有关,12,3.“,同时”的相对性,在一个参照系中测得同时发生的两个事件，在另一个参照系中测得未必同时发生，相对论中“同时”只有相对的意义。,4.“,先后”的相对性,在一个参照系中测得先发生的事件，在另一个参照系中测得可能后发生，相对论中“先后”只有相对的意义。但如果两个事件存在因果关系，则其先后顺序不可能倒置。,3.“同时”的相对性 在一个参照系中测得同时发,13,狭义相对论基础简课件,14,四、相对论的动力学基础,四、相对论的动力学基础,15,1,经典动力学及其局限性,1.1,经典动力学基本方程,1经典动力学及其局限性 1.1 经典动力学基本方程,16,狭义相对论基础简课件,17,1.2,经典动力学的局限性：,局限性：,高速运动时不能适用，不满足相对性原理，即不满足,洛仑兹变换下,的不变性。,经典动力学的改造：,2,）重修定义相关物理量，物理定律不变。,1,）改造物理定律，物理量的定义不变；,1.2 经典动力学的局限性：局限性：高速运动时不能适用，不满,18,2,相对论的质量与动量,2.1,相对论的质量,2.2,相对论的动量,2相对论的质量与动量2.1 相对论的质量2.2 相对论的动,19,3.,相对论的能量,动能：,总能：,静能：,3.相对论的能量动能：总能：静能：,20,狭义相对论基础简课件,21,狭义相对论基础简课件,22,4.,相对论动量与能量的关系,4.相对论动量与能量的关系,23,5.,相对论动力学基本方程,5.相对论动力学基本方程,24,典型题解,典型题解,25,狭义相对论基础简课件,26,解：,（,1,）,（,2,）,解：（1）（2）,27,2.,尽快获知有无外星人的“好办法”：,某外星,M,离地球,2,万光年（即光从地球传播到该外星需,2,万年时间），某宇航员以速度,u,从地球出发驶向该外星。假设宇航员估计自己还能活,100,年，问：该宇航员是否可能在有生之年抵达外星？若可能，其速度,u,至少为多大？,2.尽快获知有无外星人的“好办法”：某外星M离地球2万光,28,解：,以地球为参照系。,运动的宇航员的寿命：,为使宇航员在有生之年抵达外星，必须,能。,解：以地球为参照系。运动的宇航员的寿命：为使宇航员在有,29,以宇航员为参照系。,为使宇航员在有生之年抵达外星，必须,外星,M,与地球间的距离：,以宇航员为参照系。为使宇航员在有生之年抵达外星，必须外星M,30,3.,谁先动手：,在一节长为,100,米的车厢里，,A,在车厢尾，,B,在车厢头。火车以,0.6,c,的速度驶过一个站台时，站台上的人先看到,A,向,B,开枪，过了,0.125,微秒后，,B,向,A,开枪。问：在车上的乘客看来，是谁先开枪？两人开枪的时间差为多少？,3.谁先动手：在一节长为100米的车厢里，A在车厢尾，B在,31,解：,解：,32,4.,在地面上测到有两个飞船分别以,0.9,c,和,-0.9,c,的速度向相反方向飞行。求此一飞船相对于另一飞船的速度多大？,解：,4.在地面上测到有两个飞船分别以0.9c和-0.9c的速,33,5.,在太阳参考系中观察，一束星光垂直射向地面速率为,c,，而地球以速率,u,垂直于光线运动。求在地面上测量，这束星光的速度的大小与方向各如何？,y,y,x,u,O,O,S,S,x,c,5.在太阳参考系中观察，一束星光垂直射向地面速率为c，而,34,y,y,x,u,O,O,S,S,x,c,解：,yyxuOOSSxc解：,35,6.,在实验室中，有一个速度,(5/13),c,飞行的原子，沿着其运动方向以相对于原子为,0.6,c,的速度射出一电子，问：,（,1,）实验室中的观察者测得电子的速度为多少？,（,2,）实验室中的观察者测得电子的质量是多少？,（,3,）相对飞行的原子，电子的动能是多少？,（设电子的静止质量为,m,0,）,6.在实验室中，有一个速度(5/13)c飞行的原子，沿着,36,解：,（,1,）,（,2,）,（,3,）,解：（1）（2）（3）,37,狭义相对论基础简课件,38,