第3章 相对论 大学物理2课件

则由
t1'=t1，t2'=t2
得在S'系中Dt'=t2'-t1'=t2-t1=Dt
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第3章 相对论
第一篇 力学基础
经典力学的绝对时空观
•长度：关于长度的定义及长度测量
的说明：
杆的长度由其两端的坐标差确定
l=x2-x1 静止：端点坐标值不随时间变化，坐
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第3章 相对论
第一篇 力学基础
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第3章 相对论
第一篇 力学基础
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第3章 相对论
第一篇 力学基础
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相对论
狭义相对论 (Special Relativity) 研究 : 惯性系中物理规律及其变换 揭示 : 时间、空间和运动的关系
College Physics
一 了解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原 理，以及在此基础上建立起来的洛伦兹变换式.
二 了解狭义相对论中同时的相对性，以及 长度收缩和时间延缓的概念，了解牛顿力学的 时空观和狭义相对论的时空观以及二者的差异.
三 理解狭义相对论中质量、动量与速度的 关系，以及质量与能量间的关系.
1888年赫兹(Hertz)在实验上证实了电磁波的存在。
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E
o
H
第一篇 力学基础
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平面电磁波
u x
按伽利略变换,光速在一个参考系中若是c, 在另一参考系中必不是c。
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第3章 相对论
第一篇 力学基础
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经典力学的绝对时空观
时间： •同时性的绝对性：在一惯性系中同时发生的两件事，
在其它惯性系中也是同时发生的。
在S系中， t1=t2，
则由
t1'=t1，t2'=t2
' 得在S 系中 t1'= t2'
•时间间隔测量的绝对性：
在S系中，Dt=t2-t1，
S
m 1 v 1 m 2 v 2 m 1 v 1 0 m 2 v 2 0
推广：对于所有的惯性系，牛顿力学的规律都应
有相同的形式——力学相对性原理。
•所有的惯性系都是相同的，各个惯性系都是等价的，不 存在特殊的绝对的惯性系。
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第一篇 力学基础
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全超导托卡马 克EAST(原名 HT-7U)核聚变 实验装置(人造 太阳)
中国人造太阳完成首次调试 (20060314) 年内运行
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第3章 相对论
第一篇 力学基础
本章基本要求
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本章作业
第一篇 力学基础
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Chapter 3： 1-5,7,8,17,18,19,20,22,23其他 选作
思考的机会 练习的机会 检验的机会 考…的机会
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P
x' x vt y' y z' z t' t
加速度变换
o
x x'vt y y'
z
z
o
x x
速度变换
z z' t t'
vx' vx v vx vx'v
vy' vy
vy vy'
a
x'
a
x
vz' vz
vz vz'
a y' a y
a
z
'
az
伽利略时空变换式
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2E
2B
1 c2 1
2E
t
2
2B
0 0
c2 t 2
与参照系无关
c 1
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E
o
H
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平面电磁波
u x
1865年麦克斯韦( Maxwell)总结出电磁场方程组; 预言 了电磁波的存在, 并指出其速率各向均为c (真空中)(与参 考系无关);
标测量可在不同时刻进行
运动：端点坐标值随时间变化，坐标
测量必须在同时刻进行
•空间的绝对性
S'中，杆静止，测得x2'、x1'，则l'= x2'- x1' S系运动，在S系中同时测量，当时刻为t 时，
x1'=x1-vt，x2'=x2-vt S系中测得l=x2-x1=(x2'+vt)-(x1'+vt)=x2'-x1'=l'
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E
o
H
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平面电磁波
u x
以太说：
宇宙中弥漫着一种无所不在的媒质，万物（包 括光）相对于该媒质运动。以太实际上被认为是 一种绝对空间。
若以太存在，对地球上的观察者来，不同方向的 光速应不同。
•所有的惯性系都是相同的，各个惯性系都是等价的，不 存在特殊的绝对的惯性系。
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第一篇 力学基础
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如：动量守恒定律
S m 1 v 1 m 2 v 2 m 1 v 1 0 m 2 v 2 0
广义相对论(General Relativity) 研究:非惯性系中物理规律及其变 换 揭示 : 时间、空间和物质分布的关系
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3.1 伽利略变换
坐标变换
y 第一篇 力学基础
y
s s
vt
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第3章 相对论
第一篇m a
mm aa
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Fm a F m a
牛顿运动（宏观、低速）定律对任何惯性系都是成立的。
推广：对于所有的惯性系，牛顿力学的规律都应
有相同的形式——力学相对性原理。
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在彼此相对 运动的惯性 系中，测得 同一杆的长 度是相同的
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E
o
H
平面电磁波
u x
D E B t
B 0
H jD t