本章目錄14-1伽利略變換式牛頓的絕對時空觀14-2邁克耳孫-莫雷實驗14-3狹義相對論的基本原理洛倫茲變換式14-4狹義相對論的時空觀物理學第五版14-6相對論性動量和能量*系相對于系以勻速沿軸運動，兩參照系中同一事件的時空關系:2速度變換加速度變換在兩相互作勻速直線運動的慣性系中,牛頓運動定律具有相同的形式------力學的相對性原理3二經(jīng)典力學時空觀絕對空間:空間與運動無關,空間絕對靜止.空間的度量與慣性系無關,絕對不變．絕對時間:時間均勻流逝,與物質(zhì)運動無關,所有慣性系有統(tǒng)一的時間.牛頓力學的相對性原理,在宏觀、低速的范圍內(nèi),與實驗結(jié)果相一致的.4伽利略變換的困難:1)電磁場方程組不服從伽利略變換2)光速c

火車3)實驗觀測：速度為0.99975c的衰變后變?yōu)槟芰繛?GeV的輻射光子,實驗測得的光速仍為c。麥氏方程組不滿足伽氏變換的原因分析：

麥克斯韋方程不正確

伽利略變換不正確

電磁運動不服從相對性原理

伽利略變換

相對性原理

麥克斯韋方程推測：存在絕對靜止的參照系---以太。電磁波在以太中以光速傳播。6證明絕對靜止參考系“以太”存在的實驗GM1M2T

實驗結(jié)果

結(jié)論：作為絕對參考系的以太不存在.14-2邁克耳孫-莫雷實驗7愛因斯坦20世紀最偉大的物理學家,1905年、1915年先后創(chuàng)立狹義和廣義相對論,1905年提出了光量子假設,1921年獲得諾貝爾物理學獎,還在量子理論方面有重要貢獻.（1879-1955）8真空中的光速是常量，沿各個方向都等于c，與光源或觀測者的運動狀態(tài)無關.1相對性原理物理定律在所有慣性系中都具有相同的表達形式.2光速不變原理一狹義相對論的基本原理9二洛倫茲變換式正變換逆變換*10S系(地面參考系)事件2事件1設S系中x1、x2兩處發(fā)生兩事件,時間間隔為

.問S′系中這兩事件發(fā)生的時間間隔是多少？一同時的相對性11

系(車廂參考系)同時的相對性12同時的相對性：結(jié)論:同時性具有相對意義事件1:車廂后壁接收器接收到光信號事件2

:車廂前壁接收器接收到光信號13二長度的收縮(動尺變短)棒沿

軸對系靜止放置,在系中同時測得兩端坐標則棒的固有長度為：問在S系中測得棒有多長?14設在S系中某時刻

t

同時測得棒兩端坐標為x1、x2，則S系中測得棒長l=x2-x1，l與l0的關系為：結(jié)論：長度具有相對意義物體在運動方向上長度收縮15例1一光子火箭，相對于地球以速率直線飛行，若以火箭為參考系測得火箭長度為15m，問以地球為參考系，此火箭有多長？解固有長度運動長度16三時間的延緩(動鐘變慢)17發(fā)射光信號接受光信號時間間隔系同一地點B

發(fā)生兩事件B18B固有時間：同一地點發(fā)生的兩事件的時間間隔.時間延緩：運動的鐘走得慢.19狹義相對論的時空觀

(1)空間和時間都是相對的，與參照系的選擇（即運動）有關.

(2)時間與空間不互相獨立，而是不可分割的整體，構(gòu)成四維時空。

20例3設想一光子火箭以速率相對地球作直線運動，火箭上宇航員的計時器記錄他觀測星云用去10min,則地球上的觀察者測此事用去多少時間？運動的鐘似乎走慢了.解設火箭為系、地球為S系21(1)相對論動量遵循洛倫茲變換當時一動量與速度的關系(2)相對論質(zhì)量靜止質(zhì)量：m022相對論質(zhì)量說明質(zhì)量與速度有關.m0m12340.20.41.000.60.8vc23物體相對于慣性系靜止時的質(zhì)量.靜質(zhì)量:結(jié)論:質(zhì)量具有相對意義.,可以認為質(zhì)點的質(zhì)量是一個常量,牛頓力學仍然適用.當時24三質(zhì)量與能量的關系動能定理設

積分25相對論動能當時，靜能量物體靜止時所具有的能量.26相對論質(zhì)能關系

質(zhì)能關系指出：物質(zhì)的質(zhì)量和能量之間有密切的聯(lián)系.總能量相對論能量和質(zhì)量守恒是一個統(tǒng)一的物理規(guī)律27物理意義

慣性質(zhì)量的增加和能量的增加相聯(lián)系，能量的改變必然導致質(zhì)量的相應變化，這是相對論的又一極其重要的推論.

相對論的質(zhì)能關系為開創(chuàng)原子能時代提供了理論基礎,這是一個具有劃時代意義的理論公式.28四質(zhì)能公式在原子核裂變和聚變中的應用質(zhì)量虧損原子質(zhì)量單位放出的能量1核裂變1g

鈾—235的原子裂變釋放的能量29原子彈爆炸（核裂變）1967年6月17日，中國第一顆氫彈爆炸成功30五動量與能量的關系極端相對論近似31光子光的波粒二象性32“Ifrelativityisprovedright,theGermanswillcallmeaGerman，theSwisswillcallmeaSwisscitizen，andtheFrenchwillcallmeagreatscientist.IfrelativityisprovedwrongtheFrenchwillcallmeaSwiss，theSwisswillcallmeaGerman，andtheGermanswillcallmeaJew.”

—Albert·Einstein33狹義相對論自測題34353637解:38解:39解:40解:41由能量守恒解:42相對的運動43解:由:得:44解法1:利用長度收縮效應：設宇宙飛船的速度為u,從飛船的角度來講,空間相對它以u的速度運動.牛郎星與地球間的距離變短了。解法2:利用動鐘變慢效