狹義相對(duì)論第二次ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-11 02:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上的鐘測(cè)量，飛船飛到 ? 星所需時(shí)間為 12 1 0 . 9 9 9 4 . 5 5 0 . 2 0 3t?? ?? ? ? ? ? ? 年正是時(shí)間膨脹效應(yīng)使得在人的有生之年進(jìn)行星際航行成為可能。 31 在速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，膨脹效應(yīng)不明顯。 例 一飛船以 3 103m/s的速率相對(duì)與地面勻速飛行。飛船上的鐘走了 10s,地面上的鐘經(jīng)過(guò)了多少時(shí)間？ 解 ： 為原時(shí)t??221cutt?????? ?)(0 0 0 0 0 0 0 0 0 103103110283s?????飛船的時(shí)間膨脹效應(yīng)實(shí)際上很難測(cè)出 221tuc????32 由因果律聯(lián)系的兩事件的時(shí)序是否會(huì)顛倒？ 時(shí)序 : 兩個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間順序 。 在 S39。中：是否能發(fā)生先鳥(niǎo)死，后開(kāi)槍?zhuān)? 在 S中： 先 開(kāi)槍?zhuān)?后 鳥(niǎo)死 子彈 v?前 事件 1： 開(kāi)槍 ),( 11 tx在 S中 ： 12 tt ?后 事件 2： 鳥(niǎo)死 ),( 22 tx 四、有因果聯(lián)系的事件時(shí)序不可逆 22 0t t t? ? ? ?33 2221111 cucuxtt????2222221 cucuxtt????221221212121)()(1)(cuttcxxutttt???????????????1212ttxxv???子彈速度 信號(hào)傳遞速度 2221211cucuv)tt(?????????? 0?21tt????所以有因果聯(lián)系的兩個(gè)事件的時(shí)序不會(huì)顛倒。 在 S39。系中 ： 在 S39。系中： 仍然是開(kāi)槍在前，鳥(niǎo)死在后。 34 狹義相對(duì)論時(shí)空觀 (Relativistic Spacetime Outlook) 相對(duì)于 觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)的慣性系沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度對(duì)觀測(cè)者來(lái)說(shuō)收縮了。 相對(duì)于 觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)的慣性系的時(shí)鐘系統(tǒng)對(duì)觀測(cè)者來(lái)說(shuō)變慢了。 長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)是時(shí)間和空間的基本屬性之一，與具體的物質(zhì)屬性或物理過(guò)程的機(jī)理無(wú)關(guān)。 沒(méi)有 “ 絕對(duì) ” 的時(shí)間、 “ 絕對(duì) ” 的空間。長(zhǎng)度收縮和時(shí)間的膨脹是相對(duì)的。 時(shí) — 空不互相獨(dú)立，而是不可分割的整體 .光速 C 是建立不同慣性系間時(shí)空變換的紐帶 . 35 問(wèn)題引出： （ 1）不具有洛侖茲變換的不變性 尋找具有相對(duì)論性的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué)方程和規(guī)律 （ 2）在 作用下獲得加速，在 不變的情況下，質(zhì)點(diǎn)速度大小會(huì)達(dá)到和超過(guò)光速 F? F?175 狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 經(jīng)典力學(xué)不滿(mǎn)足相對(duì)論要求，例如牛頓第二定律 ddvF m a mt??36 高速運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)力學(xué)概念如何？ 基本出發(fā)點(diǎn)： 力學(xué)定律在洛侖茲變換下形式不變； 低速時(shí)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的經(jīng)典力學(xué)形式。 37 一、相對(duì)論中的質(zhì)量和動(dòng)量 (Relativistic Mass and Momentum) 在經(jīng)典力學(xué)中，物體的動(dòng)量定義為其質(zhì)量與速度的乘積： ，這里質(zhì)量 m是不隨物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變的恒量，動(dòng)量守恒定律在伽利略變換下對(duì)一切慣性系都成立。 如果在狹義相對(duì)論中，也想保留它的形式不變，即把動(dòng)量仍定義為： 質(zhì)量 m不隨物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的看法必須放棄，應(yīng)該有： ()m m v?P m v?P m v?38 相對(duì)論性的質(zhì)量 ? ? 00221mm v mvc????式中 — 靜止質(zhì)量 是質(zhì)點(diǎn)靜止時(shí)質(zhì)量（即相對(duì)質(zhì)點(diǎn)靜止的參考系測(cè)得的質(zhì)量） 0m — 質(zhì)點(diǎn)相對(duì)慣性系運(yùn)動(dòng)速度 v相對(duì)論性的動(dòng)量 00 221mvp m vvc????一、相對(duì)論中的質(zhì)量和動(dòng)量(Relativistic Mass and Momentum) ()m m v?P m v?0mm??稱(chēng)為質(zhì)速關(guān)系式 39 明確幾點(diǎn)： 1. ，物體以速度 v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量 m等于其靜止質(zhì)量 m0的 γ 倍。運(yùn)動(dòng)相對(duì)于參照系而言，離開(kāi)參照系談速度、談質(zhì)量沒(méi)有意義。 2. 回到日常世界， ， , , 質(zhì)量不變 ，動(dòng)量及其守恒定律還原為經(jīng)典力學(xué)中的形式。 3. 當(dāng) 時(shí)， ，這時(shí)無(wú)論對(duì)物體加多大的力，也不能使它的速度增加，故一切物體的運(yùn)動(dòng)速度，再大也不能大于光速。 0mm??事實(shí)上，有靜止質(zhì)量的物體運(yùn)動(dòng)速度無(wú)法達(dá)到光速，而以光速運(yùn)動(dòng)的粒子，如光子、中微子，它們的靜止質(zhì)量為零。 vc?? 1? ? 0mm?0P m v P m v? ? ?0 0,m v c??, m? ? ? ? ?40 m0—— 物體的靜止質(zhì)量 。 m—— 相對(duì)于觀察者以速度 u運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量。 相對(duì)論質(zhì)量 1 2 3 4 0 0221mmuc??0mmvc41 力 dtPdF???設(shè)質(zhì)點(diǎn)靜質(zhì)量為 m0， 初始靜止，外力作功，動(dòng)能增加。 d d dkE F s F v t? ? ? ?d ( )m v v??( d d )v v m m v? ? ?2 ddv m m v v??dd d dx x y y z zvvv v v v v v?? ? ?2 2 21 d ( )2 yzxv v v? ? ?21 d ( )2 v v dv??()dF m vdt?二、相對(duì)論中的質(zhì)量和能量 (Relativistic Mass and Energy) 42 0221mmvc????? ??mmLK dmcsdFE02?? 202 cmmc ??相對(duì)論動(dòng)能 202 cmmcE K ??032 222dd1m v vmvcc????????3222201ddvcmcvmv????????22d d d d dkE F s v m m v v c m? ? ? ? ?2d d dkE v m m v v??43 定義 : 2mcE ?2
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