狹義相對(duì)論的概念和應(yīng)用

1、狹義相對(duì)論的概念和應(yīng)用本章：8.1 牛頓相對(duì)性原理和伽利略變換8.2 愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理和光速不變8.3 同時(shí)性的相對(duì)性和時(shí)間延緩8.4 8.5 洛倫茲坐標(biāo)變換8.6 相對(duì)論速度變換8.7 相對(duì)論質(zhì)量8.8* 力和加速度的關(guān)系8.9 相對(duì)論動(dòng)能8.10 相對(duì)論能量8.11 動(dòng)能與能量的關(guān)系8.12* 相對(duì)論力的變換8.1 牛頓相對(duì)性原理和伽利略變換研究物體的運(yùn)動(dòng)借助參考系那么，不同參考系中的基本力學(xué)定律的形式都一樣嗎？牛頓力學(xué)的回答：對(duì)于任何慣性參考系，牛頓定律都成立。力學(xué)相對(duì)性原理 （伽利略不變性）伽利略曾用“大船”為喻但我國(guó)東漢尚書(shū)維考靈曜已有闡述，早伽利略1500年！時(shí)空：時(shí)間和空間的簡(jiǎn)

2、稱(chēng)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與時(shí)空的性質(zhì)緊密相關(guān)，因此對(duì)時(shí)空性質(zhì)的研究一直是物理學(xué)中的一個(gè)基本問(wèn)題牛頓力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀長(zhǎng)度和時(shí)間的度量與參考系無(wú)關(guān)即：空間和時(shí)間的度量是相互獨(dú)立的空間：廣延性、獨(dú)立存在、永恒不變、絕對(duì)靜止時(shí)間：絕對(duì)的、真正的、數(shù)學(xué)的、在永恒、均勻地流逝著伽利略變換設(shè)：S系相對(duì)S系 以 運(yùn)動(dòng)時(shí)間零點(diǎn)為S 與S重合時(shí)則P 點(diǎn)在不同參考系中時(shí)空關(guān)系為 伽利略坐標(biāo)變換反映了絕對(duì)時(shí)空的概念伽利略變換伽利略速度變換(力與參考系無(wú)關(guān))則，在S系中：于是，有(質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān))(伽利略變換)對(duì)上述三式進(jìn)行時(shí)間求導(dǎo)，并考慮，得因此，牛頓力學(xué)在任何慣性系都是正確的注： 隱含了“絕對(duì)質(zhì)量”的概念8.2 愛(ài)因斯坦相對(duì)性

3、原理和光速不變 19世紀(jì)中葉，麥克斯韋建立了嚴(yán)整的電磁理論，并預(yù)言光是電磁波，且光在真空中的傳播速率為0、0：真空介電常量、真空磁導(dǎo)率，與參考系無(wú)關(guān)。 因此，在任何慣性系中，光沿各個(gè)方向的傳播速率都等于c。或者說(shuō)：對(duì)于描述電磁波的傳播來(lái)說(shuō)，所有慣性系都是平等的。根據(jù)伽利略速度變換由上：不同慣性系中光速傳播不是平等的與電磁理論矛盾！那么，伽利略變換與電磁理論孰對(duì)孰錯(cuò)呢？問(wèn)題的根源在哪里？又如何解決呢？1905年, 愛(ài)因斯坦發(fā)表論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué) 物理規(guī)律對(duì)所有慣性系都是一樣的,不存在任何一個(gè)特殊的(例如“絕對(duì)靜止”的)慣性系 愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理 在任何慣性系中,光在真空中的速率都相等 光速不變?cè)?/p>

4、狹義相對(duì)論提出新的時(shí)空變換式即: 洛倫茲變換8.3 同時(shí)性的相對(duì)性和時(shí)間延緩愛(ài)因斯坦從15歲就開(kāi)始對(duì)牛頓的絕對(duì)時(shí)間概念提出了懷疑他提出：時(shí)間的度量是相對(duì)的， 依賴(lài)于慣性參照系的選擇！同時(shí)的相對(duì)性的根源光速不變性設(shè)參考系 S 的 x 軸上有一閃光源 M，A、B 為兩個(gè)接收器，且AM =BM 。令光源閃光后，二接收器同時(shí)接收到信號(hào)S 參照系SS那么，在S參照系中這個(gè)同時(shí)事件又如何呢？由于光速不變，接收器 A 先接收到光信號(hào)接收器 B后接收到光信號(hào)同時(shí)性是相對(duì)的光信號(hào)往返于A的時(shí)間間隔為設(shè)在S 中，A 有一閃光光源，其旁有一時(shí)鐘C 在 S 中觀察，光信號(hào)經(jīng)過(guò)的路徑為 2l，固有時(shí) 在某一參考系中同一

5、地點(diǎn)發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔固有時(shí)最短時(shí)間延緩運(yùn)動(dòng)的鐘走得慢當(dāng) uc 時(shí)， ， 則 ，回到經(jīng)典牛頓力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空 8.4 長(zhǎng)度收縮垂直于運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度測(cè)量與參考系的選取無(wú)關(guān)，那么，沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度測(cè)量又如何呢？要點(diǎn)：長(zhǎng)度測(cè)量與同時(shí)性概念緊密相關(guān)。 測(cè)出物體兩端的坐標(biāo)，其差值 x就是物體的長(zhǎng)度，可以不同時(shí)測(cè)量物體兩端的坐標(biāo) 只有同時(shí)測(cè)定物體兩端的坐標(biāo)，t1=t2，差值 x 才是物體的長(zhǎng)度靜止物體長(zhǎng)度的測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度的測(cè)量棒AB 固定在x 軸上，在S 中的長(zhǎng)度為l 在S中，t1時(shí)刻B過(guò)x1點(diǎn) t1+t 時(shí)刻A 過(guò)x1點(diǎn)，同 時(shí)B過(guò) x2=x1+ut 則，在S中，棒長(zhǎng)為l = x2x1= ut在S 中，S 向左運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)x1相繼經(jīng)過(guò)B和A 二點(diǎn)，則其時(shí)間間隔為當(dāng)u E0或vc 則極限相對(duì)論的形式。 令則，相對(duì)論動(dòng)能與能量的變換關(guān)系 正變換逆變換 引入簡(jiǎn)記符號(hào)洛倫茲變換逆變換相應(yīng)洛倫侖茲時(shí)空坐標(biāo)變換則寫(xiě)