史彭大学物理狭义相对论力学基础PPT

《史彭大学物理狭义相对论力学基础PPT》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第15章狭义相对论力学基础爱因斯坦(Einstein)爱因斯坦20世纪最伟大的物理学家，1879年3月14日出生于德国乌尔姆，1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学。1905年，爱因斯坦在科学史上创造了史无前例的奇迹。这一年的3月到9月半年中，利用业余时间发表了6篇论文，在物理学3个领域作出了具有划时代意义的贡献—创建了光量子理论、狭义相对论和分子运动论。爱因斯坦在1915年到1917年的3年中，还在3个不同领域做出了历史性的杰出贡献—建成了广义相对论、辐射量子理论和现代科学的宇宙论。爱因斯坦获得1921年的诺贝尔物理学奖牛顿力学麦克

2、斯韦电磁场理论热力学与经典统计理论两朵小乌云迈克耳逊——莫雷“以太漂移”实验黑体辐射实验强调近代物理不是对经典理论的简单否定。近代物理不是对经典理论的补充，而是全新的理论。狭义相对论量子力学近代物理学的两大支柱，逐步建立了新的物理理论。19世纪后期，经典物理学的三大理论体系使经典物理学已趋于成熟。相对论基本原理爱因斯坦两个假设相对论运动学相对论动力学相对论数学基础——洛仑兹变换牛顿力学§15.1经典力学的相对性原理伽利略变换一.力学的相对性原理疑问：牛顿的经典力学理论在哪个参照系内成立？牛顿理论中的物理量（位移、速度、加速度、动量等）

3、都是相对所选定参照系的物理量当车相对地面运动时当车相对地面有加速度时呢？当车相对地面匀速直线运动时，在地面和车相里做力学实验是否有相同结果？牛顿理论、公式是否成立，公式形式是否相同？1.惯性系牛顿运动定律适用的参照系——惯性系地球表面可以近似地认为是一个惯性系2.非惯性系牛顿运动定律不适用的参照系——非惯性系3.惯性系之间的关系相对已知惯性系做匀速直线运动的任何参照系也是惯性系相对地面（惯性系）做加速运动或曲线运动的参照系相对地面做匀速直线运动的车、船等在所有惯性系中，物体运动所遵循的力学规律是相同的，具有相同的数学表达形式。或者说，

4、对于描述力学现象的规律而言，所有惯性系是等价的。4.经典力学的相对性原理车相对地面匀速直线运动二.绝对时空观绝对时间绝对空间绝对的、数学的、与物质的存在和运动无关经典力学相对性原理与绝对时空观密切相关时间永远均匀地流逝，与外界事物无关空间从不运动，永远不变，与外界事物无关三.伽利略变换（绝对时空观的定量描述）在两个惯性系中分析描述同一物理事件在t＝0时刻，S,S系在O点重合。t时刻，S系运动到O点，物体在P点P(x,y,z;t)(x',y',z';t')yOzSx(x')O'z'y'S'1.伽利略坐标变换在地面和匀速运动物体上建立两个

5、参照系S,S'正变换逆变换伽利略坐标变换式矢量式其中假设P(x,y,z;t)(x',y',z';t')yOzSx(x')O'z'y'S'2.伽利略速度变换考虑到两个参照系中时间相同，将伽利略坐标变换对时间求微分得3.伽利略加速度变换矢量式矢量式请大家自己写出速度、加速度的逆变换式在牛顿力学中四.牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性力与参考系无关不变量、不变性在某变换下，某物理量（包括物理规律、物理公式）不发生变化，把该物理量称为该变换下的不变量，该物理量对该变换具有不变性在经典力学中，认为质量不随物体运动速度变化而变化伽利略变换下的不变

6、量质量与运动无关两个弹性小球发生弹性正碰撞例证在不同惯性系中动量守恒证yOzSx(x')O'z'y'S'两惯性系如图所示设两小球质量为m1和m2S系测：碰前碰后S系测：碰前碰后S系：动量守恒伽里略变换代入上式S系：动量守恒m1m2§15.2狭义相对论的两个基本假设一.伽利略变换的困难Maxwell电磁场方程组不服从伽利略变换，光速相对哪个系？由“绝对时空”观点，一定存在一个与绝对时空相对静止的参照系——绝对参照系1.绝对参照系2.“以太”假设以太——充满空间、无质量、刚性、相对绝对空间静止的介质。相对以太的速度——绝对速度3.寻找绝对

7、参照系的方法由于力学相对性原理，在各惯性系中的力学现象相同只能用非力学的其它学科实验寻找4.迈克耳逊-莫雷实验对(1)光线：OM1O相对以太(1)(2)对(2)光线：OM2O绝对参照系由l1=l2=l和v<

8、观察者的运动而变化光速不随光源的运动而变化二.爱因斯坦的两个基本假设静止运动是否同时到达？发射的粒子不同时发射的光子同时所有惯性系都完全处于平等地位，没有任何理由选某一个参考系，把它置于特殊的地位。2.相对性原理一切物理