6狹義相對(duì)論基礎(chǔ)課件

愛(ài)因斯坦:Einstein現(xiàn)代時(shí)空的創(chuàng)始人二十世紀(jì)的哥白尼

愛(ài)因斯坦的哲學(xué)觀念：自然界應(yīng)當(dāng)是和諧而簡(jiǎn)單的.

理論特色：出于簡(jiǎn)單而歸于深?yuàn)W.AlbertEinstein(1879–1955)20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家,于1905年和1915年先后創(chuàng)立了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論,他于1905年提出了光量子假設(shè),為此他于1921年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),他還在量子理論方面具有很多的重要的貢獻(xiàn).第六章狹義相對(duì)論基礎(chǔ)

specialrelativity主要內(nèi)容：狹義相對(duì)論的基本假設(shè)同時(shí)性的相對(duì)性洛侖茲變換式運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢和長(zhǎng)度縮短洛侖茲速度變換相對(duì)論性質(zhì)量和動(dòng)量相對(duì)論性能量相對(duì)論性力和加速度間關(guān)系

（一）已經(jīng)了解的相對(duì)性運(yùn)動(dòng)描述與參考系有關(guān),運(yùn)動(dòng)規(guī)律與參考系無(wú)關(guān)。對(duì)牛頓定律的認(rèn)識(shí)(慣性系與非慣性系。)

從哥白尼到愛(ài)因斯坦

（二）進(jìn)一步認(rèn)識(shí)相對(duì)性認(rèn)識(shí)論方法論的問(wèn)題，教育人們要脫離自我,客觀地看問(wèn)題。相對(duì)性問(wèn)題的核心是：物理規(guī)律是客觀存在的，與參考系無(wú)關(guān)。即參考系平權(quán)，沒(méi)有特殊的參考系。從哥白尼到愛(ài)因斯坦哥白尼:N.copernicus

拋棄地心說(shuō)

——

拋棄以我為中心愛(ài)因斯坦:Einstein現(xiàn)代時(shí)空的創(chuàng)始人提出所有的參考系平權(quán)慣性系，非慣性系平權(quán)被譽(yù)為二十世紀(jì)的哥白尼§1力學(xué)相對(duì)性原理和伽利略變換研究的問(wèn)題:

在兩個(gè)慣性系中考察同一物理事件實(shí)驗(yàn)室參考系運(yùn)動(dòng)參考系牛頓力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空：長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量與參照系無(wú)關(guān)。伽利略變換當(dāng)時(shí)與重合位置坐標(biāo)變換公式

經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為：1）空間的量度是絕對(duì)的，與參考系無(wú)關(guān)；2）時(shí)間的量度也是絕對(duì)的，與參考系無(wú)關(guān).*

一伽利略變換式經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理加速度變換公式伽利略速度變換公式

在兩相互作勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系中，牛頓運(yùn)動(dòng)定律具有相同的形式.*

相對(duì)于不同的參考系,長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量結(jié)果是一樣的嗎?

絕對(duì)時(shí)空概念：時(shí)間和空間的量度和參考系無(wú)關(guān),長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量是絕對(duì)的.牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀牛頓力學(xué)的相對(duì)性原理二經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀注意

牛頓力學(xué)的相對(duì)性原理，在宏觀、低速的范圍內(nèi)，是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致的.實(shí)踐已證明,絕對(duì)時(shí)空觀是不正確的.二.牛頓的相對(duì)性原理

NewtonPrincipleofrelativity牛頓力學(xué)中：相互作用是客觀的，分析力與參考系無(wú)關(guān)。質(zhì)量的測(cè)量與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。

相對(duì)于不同的參考系,經(jīng)典力學(xué)定律的形式是完全一樣的嗎？牛頓力學(xué)的回答:

對(duì)于任何慣性參照系

,牛頓力學(xué)的規(guī)律都具有相同的形式.這就是經(jīng)典力學(xué)的相對(duì)性原理

.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)律是伽利略不變式三.伽利略變換的困難

對(duì)于不同的慣性系，電磁現(xiàn)象基本規(guī)律的形式是一樣的嗎？真空中的光速

對(duì)于兩個(gè)不同的慣性參考系,光速滿足伽利略變換嗎？球投出前結(jié)果:觀察者先看到投出后的球，后看到投出前的球.

試計(jì)算球被投出前后的瞬間，球所發(fā)出的光波達(dá)到觀察者所需要的時(shí)間.(根據(jù)伽利略變換)球投出后

900

多年前（公元1054年5月）一次著名的超新星爆發(fā)，這次爆發(fā)的殘骸形成了著名的金牛星座的蟹狀星云。北宋天文學(xué)家記載從公元1054年~1056年均能用肉眼觀察,特別是開(kāi)始的23天,白天也能看見(jiàn).物質(zhì)飛散速度l=5000

光年AB

當(dāng)一顆恒星在發(fā)生超新星爆發(fā)時(shí),它的外圍物質(zhì)向四面八方飛散,即有些拋射物向著地球運(yùn)動(dòng),現(xiàn)研究超新星爆發(fā)過(guò)程中光線傳播引起的疑問(wèn).實(shí)際持續(xù)時(shí)間約為22個(gè)月,這怎么解釋?理論計(jì)算觀察到超新性爆發(fā)的強(qiáng)光的時(shí)間持續(xù)約l=5000

光年物質(zhì)飛散速度ABA

點(diǎn)光線到達(dá)地球所需時(shí)間B

點(diǎn)光線到達(dá)地球所需時(shí)間

邁克爾孫—莫雷實(shí)驗(yàn)

為了測(cè)量地球相對(duì)于“以太”的運(yùn)動(dòng),1881年邁克爾孫用他自制的干涉儀進(jìn)行測(cè)量,沒(méi)有結(jié)果.1887年他與莫雷以更高的精度重新做了此類(lèi)實(shí)驗(yàn),仍得到零結(jié)果,即未觀測(cè)到地球相對(duì)“以太”的運(yùn)動(dòng).GM1M2TG

M1

GG

M2

GG

M2M2

GM2M1GT設(shè)“以太”參考系為S系，實(shí)驗(yàn)室為系（從系看）

人們?yōu)榫S護(hù)“以太”觀念作了種種努力，提出了各種理論，但這些理論或與天文觀察，或與其它的實(shí)驗(yàn)相矛盾，最后均以失敗告終這個(gè)否定結(jié)果同時(shí)也暗示著光的速度和光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)Einstein工作的影響，參考一篇有趣的文章：Holton,Am.J.Phys.37,968(1969)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果未觀察到地球相對(duì)于“以太”的運(yùn)動(dòng).真空中的光速§2狹義相對(duì)論的基本假設(shè)

(TheHypothesisofPrincipleofRelativity)1)電磁場(chǎng)方程組不服從伽利略變換.2)光速c是常量——不論從哪個(gè)參考系中測(cè)量.邁克耳遜—莫雷（Michelson—Morleg）實(shí)驗(yàn)：以伽利略變換為基礎(chǔ)來(lái)觀測(cè)地球上各個(gè)方向上光速的差異。由于地球自轉(zhuǎn)，據(jù)伽利略變換，地球上各個(gè)方向上光速是不同的，在隨地球公轉(zhuǎn)的干涉儀中應(yīng)可觀測(cè)到條紋的移動(dòng)。

該實(shí)驗(yàn)未觀測(cè)到預(yù)期的條紋移動(dòng)，稱(chēng)為零結(jié)果，說(shuō)明光速不變。一.愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論基本假設(shè)1）愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理：物理定律在所有的慣性系中都具有相同的表達(dá)形式.2）光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑偈浅Ａ?，它與光源或觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，即不依賴(lài)于慣性系的選擇.

關(guān)鍵概念：相對(duì)性和不變性.

相對(duì)性原理是自然界的普遍規(guī)律.

所有的慣性參考系都是等價(jià)的.不存在一個(gè)特殊的慣性系

伽利略變換與狹義相對(duì)論的基本原理不符.說(shuō)明同時(shí)具有相對(duì)性，時(shí)間的量度是相對(duì)的.二和光速不變緊密聯(lián)系在一起的是：在某一慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在相對(duì)于此慣性系運(yùn)動(dòng)的另一慣性系中觀察，并不一定是同時(shí)發(fā)生的.

長(zhǎng)度的測(cè)量是和同時(shí)性概念密切相關(guān).§2洛侖茲變換LorentzTransformations一.洛侖茲變換的導(dǎo)出尋找兩個(gè)參考系中相應(yīng)的坐標(biāo)值之間的關(guān)系同時(shí)光源發(fā)出閃光經(jīng)一段時(shí)間光傳到P點(diǎn)重合S系中有一光源位于點(diǎn)O.由光速不變?cè)恚ㄔ趕和S’中均是球面）由發(fā)展的觀點(diǎn)：狹義相對(duì)論牛頓力學(xué)有<<情況下SS’回答在伽利略變換下是否滿足？由客觀事實(shí)是確定的且空間均勻各向同性：與下面的任務(wù)是根據(jù)上述四式利用比較系數(shù)法確定系數(shù)的關(guān)系是在得代入S’比較S得出：二.結(jié)果坐標(biāo)變換式正變換令則正變換逆變換注意：β定義的含義：是以C=1的自然單位量度的速度2）時(shí)間不獨(dú)立，和變換相互交叉.洛倫茲變換特點(diǎn)1）與成線性關(guān)系，但比例系數(shù).3）時(shí)，洛倫茲變換伽利略變換。4）在洛倫茲變換下，所有以勻速作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的參考系中，波前的方程都是一樣的，是洛倫茲變換下的不變式一同時(shí)的相對(duì)性事件1：車(chē)廂后壁接收器接收到光信號(hào).事件2

：車(chē)廂前壁接收器接收到光信號(hào).§3狹義相對(duì)論時(shí)空觀

同時(shí)不同地事件

2

系(車(chē)廂參考系)S

系(地面參考系)事件

1在S系在系同時(shí)同地發(fā)生的兩事件此結(jié)果反之亦然.注意

結(jié)論：沿兩個(gè)慣性系運(yùn)動(dòng)方向，不同地點(diǎn)發(fā)生的兩個(gè)事件，在其中一個(gè)慣性系中是同時(shí)的，在另一慣性系中觀察則不同時(shí)，所以同時(shí)具有相對(duì)意義；只有在同一地點(diǎn)，同一時(shí)刻發(fā)生的兩個(gè)事件，在其他慣性系中觀察也是同時(shí)的.注意：a.發(fā)生在同一地點(diǎn)的兩個(gè)事件，同時(shí)性是絕對(duì)的，只有對(duì)發(fā)生在不同地點(diǎn)的事件同時(shí)性才是相對(duì)的。b.只有對(duì)沒(méi)有因果關(guān)系的各個(gè)事件之間，先后次序才有可能顛倒。運(yùn)動(dòng)的鐘走得慢二時(shí)間的延緩(TheTimeDilation)系同一地點(diǎn)B

發(fā)生兩事件在S

系中觀測(cè)兩事件發(fā)射一光信號(hào)接受一光信號(hào)時(shí)間間隔B固有時(shí)間：同一地點(diǎn)發(fā)生的兩事件的時(shí)間間隔.時(shí)間延緩：運(yùn)動(dòng)的鐘走得慢

.固有時(shí)間

3）時(shí)，

.1）時(shí)間延緩是一種相對(duì)效應(yīng).2）時(shí)間的流逝不是絕對(duì)的，運(yùn)動(dòng)將改變時(shí)間的進(jìn)程.（例如新陳代謝、放射性的衰變、壽命等.）注意理解：時(shí)間膨脹效應(yīng)并不涉及原子內(nèi)部的過(guò)程，他是在測(cè)量過(guò)程中發(fā)生的。

例1設(shè)想有一光子火箭以速率相對(duì)地球作直線運(yùn)動(dòng)，若火箭上宇航員的計(jì)時(shí)器記錄他觀測(cè)星云用去10min,則地球上的觀察者測(cè)得此事用去多少時(shí)間？運(yùn)動(dòng)的鐘似乎走慢了.解:設(shè)火箭為系、地球?yàn)镾系例2、帶正電的介子是一種不穩(wěn)定的粒子，當(dāng)它靜止時(shí)，平均壽命為2.5×10-8s,之后即衰變成一個(gè)介子和一個(gè)中微子，今產(chǎn)生一束介子，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得它的速率為u=0.99c,并測(cè)得它在衰變前通過(guò)的平均距離為52m,這些測(cè)量結(jié)果是否一致？解：若用平均壽命t′=2.5×10-8s和u相乘，得7.4m,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符。考慮相對(duì)論的時(shí)間膨脹效應(yīng)，t′是靜止介子的平均壽命，是原時(shí)，當(dāng)介子運(yùn)動(dòng)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的平均壽命應(yīng)是：實(shí)驗(yàn)室測(cè)得它通過(guò)的平均距離應(yīng)該是：uΔt=53m,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好?！せ疖?chē)和隧道靜長(zhǎng)相同，·地面上看：兩個(gè)雷電同時(shí)打下，火車(chē)頭尾剛好被雷電擊中。

·火車(chē)上看：火車(chē)頭尾能否被擊中

?

火車(chē)鉆隧道Problem1.一列火車(chē)長(zhǎng)為0.3km(火車(chē)上的觀察者測(cè)的)，以100km/h的速度行駛，地面上的觀察者發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)閃電同時(shí)擊中火車(chē)的前后兩端。問(wèn)火車(chē)上的觀察者測(cè)得兩閃電擊中火車(chē)兩端的間隔為多少？S～地面t2-t1=0S’為火車(chē)x2’-x1’=0.3km火車(chē)上的觀察者看到是先擊中火車(chē)的車(chē)頭xX’Problem2.

在s參照系中，A事件發(fā)生在x1處，2.0×10-6s后，B事件發(fā)生在X2處。X2–X1=300m.問(wèn)能否找到一個(gè)參照系s’，在S’中，兩事件發(fā)生在同一地點(diǎn)？時(shí)間的間隔為多少？時(shí)序的相對(duì)性在S系A(chǔ)先發(fā)生，B后發(fā)生;在S’系有三種不同情況

t2-t1>0，即t2>t1，A先B后(正序)

t2-t1=0，即t2=t1，A、B同時(shí)

t2-t1<0，即t2<t1，

A后B先(倒序)

·由相對(duì)論變換，會(huì)不會(huì)得到如此情況:

子彈先打到靶上而后出槍口?

兒子先出生而爸爸后出生?

因果關(guān)系的絕對(duì)性

若兩事件有因果關(guān)系，時(shí)序是不會(huì)顛倒的。

即

t2-t1>0

S中：若事件1---因(先),2---果(后)即事件1發(fā)生后，發(fā)出一信號(hào)經(jīng)傳播到達(dá)2處，2事件發(fā)生。S中和S中時(shí)序相同。

在上面的討論中，由于s’的運(yùn)動(dòng)是否對(duì)垂直于運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度有影響？以火車(chē)通過(guò)一個(gè)山洞為例說(shuō)明：火車(chē)山洞火車(chē)的高度和山洞的高度恰好相同。由于運(yùn)動(dòng)火車(chē)的高度是否改變？從地面的觀察者看從火車(chē)上的觀察者看事實(shí)是火車(chē)可以通過(guò)山洞，所以以上的假設(shè)是錯(cuò)誤的。垂直于運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度不會(huì)發(fā)生改變二長(zhǎng)度的收縮(TheLengthContraction)長(zhǎng)度的收縮標(biāo)尺相對(duì)系靜止在S系中測(cè)量測(cè)量為兩個(gè)事件要求在系中測(cè)量固有長(zhǎng)度固有長(zhǎng)度：物體相對(duì)靜止時(shí)所測(cè)得的長(zhǎng)度.（最長(zhǎng)）

當(dāng)

時(shí).

洛倫茲收縮:運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度收縮.

長(zhǎng)度收縮是一種相對(duì)效應(yīng),此結(jié)果反之亦然.注意

桿是否真的收縮了嗎？桿在物理上沒(méi)有發(fā)生什么變化，只是在運(yùn)動(dòng)的參考系中進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程導(dǎo)致了不同的結(jié)果。Computersimulationofaphotographofaboxesmovingaveryhighspeed.(seeAm.J.Phys.,33534,1965)

例1設(shè)想有一光子火箭，相對(duì)于地球以速率飛行，若以火箭為參考系測(cè)得火箭長(zhǎng)度為15m

，問(wèn)以地球?yàn)閰⒖枷?，此火箭有多長(zhǎng)？火箭參照系地面參照系解：固有長(zhǎng)度例2、試從π介子在其中靜止的參照系來(lái)考慮π介子的平均壽命。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得它的速率為u=0.99c，測(cè)得它在衰變前通過(guò)的平均距離為52m解：從π介子的參照系看來(lái)，實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)動(dòng)速率為u=0.99c,實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得的距離是l=52m,為原長(zhǎng)，在π介子參照系中測(cè)量此距離應(yīng)為：而實(shí)驗(yàn)室飛過(guò)此距離所用時(shí)間為：這就是靜止π介子的平均壽命。在S系

例3一長(zhǎng)為1m

的棒靜止地放在平面內(nèi)，在系的觀察者測(cè)得此棒與軸成角，試問(wèn)從S系的觀察者來(lái)看，此棒的長(zhǎng)度以及棒與

Ox

軸的夾角是多少？設(shè)想系相對(duì)S系的運(yùn)動(dòng)速度.解：在

系例4:甲乙兩人所乘飛行器沿X軸作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。甲測(cè)得兩個(gè)事件的時(shí)空坐標(biāo)為x1=6104m，y1=z1=0，t1=210-4s；x2=12104m，y2=z2=0，t2=110-4s，若乙測(cè)得這兩個(gè)事件同時(shí)發(fā)生于t’

時(shí)刻，問(wèn)：（1）乙對(duì)于甲的運(yùn)動(dòng)速度是多少？（2）乙所測(cè)得的兩個(gè)事件的空間間隔是多少？解：1）設(shè)乙對(duì)甲的運(yùn)動(dòng)速度為，由洛侖茲變換可知,(S’)乙所測(cè)得的這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔是按題意，,代入已知數(shù)據(jù)，有由此解得乙對(duì)甲的速度為根據(jù)洛侖茲變換可知,乙所測(cè)得的兩個(gè)事件的空間間隔是狹義相對(duì)論的時(shí)空觀

1）兩個(gè)事件在不同的慣性系看來(lái)，它們的空間關(guān)系是相對(duì)的，時(shí)間關(guān)系也是相對(duì)的，只有將空間和時(shí)間聯(lián)系在一起才有意義.

2）時(shí)—空不互相獨(dú)立，而是不可分割的整體.

3）光速C

是建立不同慣性系間時(shí)空變換的紐帶.在狹義相對(duì)論中討論運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題的思路如下：1、確定兩個(gè)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的慣性參照系；2、確定所討論的兩個(gè)事件；3、表示兩個(gè)事件分別在兩個(gè)參照系中的時(shí)空坐標(biāo)或其時(shí)空間隔；4、用洛侖茲變換討論。小結(jié)注意原時(shí)一定是在某坐標(biāo)系中同一地點(diǎn)發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔；原長(zhǎng)一定是物體相對(duì)某參照系靜止時(shí)兩端的空間間隔?！?相對(duì)論速度變換(TheCombinationofVelocities)考慮一質(zhì)點(diǎn)P在空間的運(yùn)動(dòng)，從S

和S′系來(lái)看，速度分別是：根據(jù)速度的定義：由洛侖茲坐標(biāo)變換上面兩式之比由洛侖茲變換知由洛侖茲變換知由上兩式得同樣得洛侖茲速度變換式逆變換正變換例1：設(shè)想一飛船以0.80c的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

如果飛船發(fā)射一激光束，從地面上看，物體速度多大？c例題2.設(shè)想地球上有一觀察者測(cè)得一飛船以0.60c的速率向東飛行，5.0s后該飛船將與一個(gè)以0.8c的速率向西飛行的彗星相碰撞。問(wèn)（1）飛船中的人測(cè)得彗星將以多大的速率向它運(yùn)動(dòng)？（2）從飛船中的鐘來(lái)看，還有多少時(shí)間將與彗星碰撞？解：是速度變換問(wèn)題。取地球?yàn)閟系，飛船為s’系X（向東）U=Ux=0.6cV=Vx=-0.8c向飛船運(yùn)動(dòng)也可以從時(shí)間膨脹的觀點(diǎn)考慮：固有時(shí)：飛船上的時(shí)間間隔是固有時(shí)（把飛船的狀態(tài)看為一事件，碰撞為另一事件）例題3。有一固有長(zhǎng)度為l0的棒在s參照系中沿x軸放置，并以速率v沿xx’軸運(yùn)動(dòng)。若有一s’系以速率u相對(duì)s系沿xx’運(yùn)動(dòng)，問(wèn)從s’系測(cè)得此棒的長(zhǎng)度為多少？分析：有長(zhǎng)度縮短，當(dāng)棒相對(duì)s’中的觀察者以速率v’運(yùn)動(dòng)時(shí)Problem:兩飛船分別以0。9c的速率相向飛行。問(wèn)A飛船中的觀察者測(cè)得B飛船的速率是多少？

狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)力學(xué)概念如何？基本出發(fā)點(diǎn)：基本規(guī)律在洛侖茲變換下形式不變；低速時(shí)回到牛力§7相對(duì)論的質(zhì)量和動(dòng)量(RelativisticMassandMomentum)一.質(zhì)量和動(dòng)量(MassandMomentum)1.力與動(dòng)量狀態(tài)量合理合理2.質(zhì)量的表達(dá)猜想形式？持續(xù)作用持續(xù)但

的上限是c隨速率增大而增大要求動(dòng)量定義牛頓力學(xué)：質(zhì)量與速度無(wú)關(guān)相對(duì)論力學(xué)：質(zhì)量與速度有關(guān)，否則動(dòng)量守恒定律不能在洛侖茲變換下保持形式不變。說(shuō)明：x'y'ABxyOO'K'系：有M，靜止于O't時(shí)刻分裂K系的觀察者看方向：+x根據(jù)動(dòng)量守恒定律靜質(zhì)量：物體相對(duì)于慣性系靜止時(shí)的質(zhì)量.

由于空間的各向同性與速度方向無(wú)關(guān)

在不同慣性系中大小不同.相對(duì)論質(zhì)量相對(duì)論動(dòng)量C數(shù)據(jù)討論：1、宏觀物體一般v=104m/s,此時(shí)：微觀粒子速率接近光速如中子v=0.98c時(shí)牛頓力學(xué)是相對(duì)論力學(xué)在低速情況下的近似v>c時(shí)，m成為負(fù)數(shù)，無(wú)意義所以光速是物體運(yùn)動(dòng)的極限速度。2、3合理性特殊情況下，理論證明最終由實(shí)驗(yàn)證明(即將說(shuō)明)4由于空間的各向同性與速度方向無(wú)關(guān)二、相對(duì)論動(dòng)量(RelativisticMomentum)相對(duì)論動(dòng)量可表示為：根據(jù)：在相對(duì)論力學(xué)中仍用動(dòng)量變化率定義質(zhì)點(diǎn)受到的作用力，即：注意：質(zhì)量隨速度變化三.狹義相對(duì)論運(yùn)動(dòng)方程由得兩式聯(lián)立得討論（1）不僅取決于還取決于（2）若與牛力形式相同慣性的量度但（3）一般情況下不是慣性的量度例分析垂直進(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>0分析：圓周運(yùn)動(dòng)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)量與速度的關(guān)系有力地支持了相對(duì)論產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的線圈---鐳源產(chǎn)生均勻電場(chǎng)的平行板電容器---感光底片實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家是偉大的實(shí)驗(yàn)裝置仍用力對(duì)粒子做功計(jì)算粒子動(dòng)能的增量，并用EK表示粒子速率為v時(shí)的動(dòng)能，則有§8相對(duì)論性能量(RelativisticEnergy)一.相對(duì)論動(dòng)能(RelativisticKineticEnergy)將兩邊求微分:即相對(duì)論動(dòng)能公式。則：又回到了牛頓力學(xué)的動(dòng)能公式。當(dāng)v<<c時(shí):討論根據(jù)可以得到粒子速率由動(dòng)能表示的關(guān)系為：表明：當(dāng)粒子的動(dòng)能由于力對(duì)其做功而增大時(shí)，速率也增大。但速率的極限是c

，按照牛頓定律，動(dòng)能增大時(shí)，速率可以無(wú)限增大。實(shí)際上是不可能的。Problem1.當(dāng)α粒子雜加速器中被加速，當(dāng)其質(zhì)量為靜止質(zhì)量的3倍時(shí)，其動(dòng)能為靜止能量的幾倍？2。把一個(gè)靜止質(zhì)量為m0的粒子，由靜止加速到v=0.6c，需作的功等于多少？3.一細(xì)棒靜止時(shí)的質(zhì)量為m0，長(zhǎng)度為l0.當(dāng)它沿棒長(zhǎng)的方向作高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)得它的長(zhǎng)度為l,那么該棒的運(yùn)動(dòng)速度為多少？該棒所具有的動(dòng)能為多少？4。一宇宙射線中的介子的動(dòng)能為。求在實(shí)驗(yàn)室中觀察到它的壽命是它的固有壽命的多少倍？靜止能量動(dòng)能總能量為粒子以速率v運(yùn)動(dòng)時(shí)的總能量動(dòng)能為總能和靜能之差。結(jié)論：一定的質(zhì)量相應(yīng)于一定的能量，二者的數(shù)值只相差一個(gè)恒定的因子c2

。為相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系式二.相對(duì)論能量(RelativisticEnergy)表示質(zhì)量守恒歷史上：能量守恒質(zhì)量守恒獨(dú)立相對(duì)論中：統(tǒng)一質(zhì)能關(guān)系預(yù)言：物質(zhì)的質(zhì)量就是能量的一種儲(chǔ)藏.相對(duì)論能量和質(zhì)量守恒是一個(gè)統(tǒng)一的物理規(guī)律。電子的靜質(zhì)量

電子的靜能質(zhì)子的靜能

相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系

1千克的物體所包含的靜能1千克汽油的燃燒值為焦耳.

靜能

：物體靜止