xxsun狭义相对论基础

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1、爱因斯坦:Einstein现代时空的创始人二十世纪的哥白尼11905爱因斯坦奇迹年3月提出光量子假说4月关于分子大小的测量5月关于布朗运动6月《论动体的电动力学》9月《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》导致E=mc222005“奇迹年”100周年爱因斯坦逝世50周年世界物理年3§6.1牛顿相对性原理和伽利略变换§6.2爱因斯坦相对性原理和光速不变原理§6.3同时性的相对性和时间延缓§6.4长度收缩§6.5洛仑兹变换§6.6相对论速度变换§6.7相对论质量§6.9相对论动能§6.10相对论能量△*§6.11相对论动量—能量变换△*§6.12相对论中力的变换*§6.8力和加速度的关系本章目

2、录4主要内容：牛顿的时空观爱因斯坦的时空观爱因斯坦的狭义相对论牛顿的相对性原理伽利略变换相对性原理、光速不变原理革命性的洛伦兹变换运动学效应时间膨胀长度收缩本章：将对运动与时空有一崭新的认识5对相对性已有的认识：运动描述与参考系有关,运动规律与参考系无关。对牛顿力学的认识,牛顿定律：适用于惯性系以上两点说明：牛顿定律有局限性局限来源于对时空的认识6相对性问题的核心是：物理规律是客观存在的与参考系无关即参考系平权没有特殊的参考系归根结底是：认识论方法论的问题教育人们要脱离自我客观地看问题7A君以我为标准：A君说：头朝上B君也说：头朝上B君问题是：A君看B君，大头朝下！如：什么是上？下

3、？科学的语言必须准确！必须用规律来表述万有引力定律：下：指向地心教育人们超越自我8从哥白尼到爱因斯坦---参考系的选择从哥白尼的日心说到爱因斯坦的广义相对论的过程是人们逐步摆脱以我为核心的过程没有特殊参考系的观点就是以客观规律为准的观点没有特殊参考系就是各参考系平权平权就是各向同性就是对称性纪念哥白尼诞辰500周年学术会的标题9学习本章的正确态度1)超越自我认识的局限2)自觉摆脱经验的束缚--以事实为依据牛顿的相对性原理狭义相对性原理广义相对性原理适用范围惯性系宏观低速惯性系所有参考系逐渐深化的过程10明确本章研究的问题:在两个惯性系中考察同一物理事件通常：实验室参考系定为S系运

4、动参考系定为S'系注意不要和运动叠加原理的内容相混淆运动叠加问题只涉及同一个参考系11相对论问题包括两个方面：1.物理规律与参考系无关－－相对性原理2.在两个参考系中对同一事件的描述形式不同之间存在一个变换关系－－－变换式变换式与相应的相对性原理相对应牛顿力学的相对性原理对应伽利略变换狭义相对性原理对应洛仑兹变换在基本观点明确的前提下重要的是变换式12§6.1牛顿相对性原理和伽利略变换在不同的参考系中，基本力学定律的形式完全一样么相对不同的参考系，长度和时间的测量形式是完全一样的么？？131.牛顿相对性原理（力学相对性原理或伽利略不变性）：一切力学规律在不同的惯性系中应有相同的形式。牛

5、顿相对性原理源于牛顿的时空观。牛顿的时空观可通过以下坐标和时间变换来体现：牛顿的绝对时空观：同样两点间的距离或同样的前后两个事件之间的时间，无论在那个惯性系中测量都是一样的。14两个参考系重合时，计时开始。如图，S，S'相应坐标轴保持平行，X，X'轴重合，S'相对S以速度u沿X轴作匀速直线运动。S,S’系各处各有自己的时钟，所有时钟结构相同，而且同一参考系中的所有的时钟都是校准好而同步的。15事件：t时刻，物体到达P点伽利略变换16变换分量式速度变换正变换逆变换17加速度变换正逆惯性系在两个惯性系中同一质点在两个不同惯性系中的加速度总是相同的。18在两个惯性系中.牛顿的相对性原理在牛

6、顿力学中力与参考系无关质量与运动无关19宏观低速物体的力学规律在任何惯性系中形式相同或牛顿力学规律在伽利略变换下形式不变或牛顿力学规律是伽利略不变式如：动量守恒定律（以两质点碰撞为例）利用伽利略变换牛顿的相对性原理动量守恒定律在伽利略变换下形式不变20据伽利略变换，可得到经典时空观（1）同时的绝对性在同一参照系中，两个事件同时发生据伽利略变换，在另一参照系中，在其他惯性系中，两个事件也一定同时发生。同时的绝对性。2.经典力学时空观21（2）时间间隔的测量是绝对的在同一参照系中，两个事件先后发生，其间隔为在其他惯性系中，两个事件的时间间隔不变。时间间隔的绝对性。据伽利略变换，在另一参照系

7、中，（3）长度测量的绝对性当杆的方向沿轴方向时，长度是杆的两端的坐标差，但必须同时测量。静止系中可不同时测22运动系中同时测运动系中不同时测静止系中，杆的长度为运动系中，杆的长度为据伽利略变换长度测量是绝对的。23§6.2爱因斯坦相对论原理和光速不变一.伽利略变换的困难1)电磁场方程组不服从伽利略变换2)光速c24S系：电力加磁力SuuuqqrS按照伽利略变换：S系：静电力1）一些电磁学规律不服从伽利略变换。按照电磁学：例如力与参考系无关力与参