狭义相对论动力学幻灯片.ppt
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1、狭义相对论动力学第1页,共35页,编辑于2022年,星期日 考虑一个质点相对与考虑一个质点相对与S 系的速度为系的速度为v,则它相对于则它相对于S系的速度系的速度v 是多少?是多少?正变换正变换 逆变换逆变换一、洛伦兹速度变换一、洛伦兹速度变换第2页,共35页,编辑于2022年,星期日注意注意:(1).当当或或(2).当当还原为伽利略速度变换还原为伽利略速度变换 对应原理对应原理.第4页,共35页,编辑于2022年,星期日(3).当当光速是物体运动的极限速度光速是物体运动的极限速度!第5页,共35页,编辑于2022年,星期日例例:高速宇宙飞船上的人从尾部向前面的靶子发射高速高速宇宙飞船上的人从
2、尾部向前面的靶子发射高速子弹子弹,此人测得飞船长此人测得飞船长60m,子弹的速度是子弹的速度是0.8c。求求:当飞船相对地球以当飞船相对地球以0.6c运动时运动时,地球上的观察者测得地球上的观察者测得子弹飞行的时间是多少子弹飞行的时间是多少?解解:飞船人测子弹飞行时间飞船人测子弹飞行时间第6页,共35页,编辑于2022年,星期日宇宙飞船上的人从尾部向前面的靶子子弹宇宙飞船上的人从尾部向前面的靶子子弹,此人测此人测得飞船长得飞船长60m:正确解法一、正确解法一、宇宙飞船宇宙飞船 S地球地球S第7页,共35页,编辑于2022年,星期日 解法解法2:先求子弹对地球先求子弹对地球 的速度的速度.飞船上
3、的两事件对于地球的空间间隔飞船上的两事件对于地球的空间间隔不收缩!不收缩!第8页,共35页,编辑于2022年,星期日建立相对论的动力学:建立相对论的动力学:力学量重新定义的准则:力学量重新定义的准则:符合对应原理符合对应原理尽量保持基本的守恒定律尽量保持基本的守恒定律逻辑上的自洽逻辑上的自洽第9页,共35页,编辑于2022年,星期日质速关系质速关系质量的表达式质量的表达式持续作用持续作用持续持续但但v 的上限是的上限是 c因此要求因此要求m 随速率增随速率增大而增大大而增大猜想形式?猜想形式?二、相对论的动量和质量二、相对论的动量和质量m/m0v/c1901 W.Kaufmann高速电子的荷质
4、比随速高速电子的荷质比随速度的增大而减小度的增大而减小 有力地支持了相对论有力地支持了相对论第10页,共35页,编辑于2022年,星期日结论结论:2.相对论质量与运动速率有关,是相对量。相对论质量与运动速率有关,是相对量。质速关系已被实验证实质速关系已被实验证实.牛二的微分形式牛二的微分形式具有普遍意义具有普遍意义!19081908年德国年德国 布歇布歇勒勒做出了质量与做出了质量与速度的关系。有速度的关系。有力地支持了相对力地支持了相对论论1.动量守恒定律具有洛伦兹变换下的不变性动量守恒定律具有洛伦兹变换下的不变性.3.相对论动力学基本方程相对论动力学基本方程第11页,共35页,编辑于2022
5、年,星期日 4.当当过渡为经典牛顿力学。过渡为经典牛顿力学。5.当当静止质量为零的粒子静止质量为零的粒子只能只能以光速运动以光速运动6.若若 v c虚质量虚质量 无意义无意义!微观粒子速率接近光速微观粒子速率接近光速,如中子如中子v=0.98c时时宏观物体一般宏观物体一般 v 104m/s,此时:此时:光子光子静止的光子不存在静止的光子不存在 不可以选光子为参考系不可以选光子为参考系C 是极限速度是极限速度!第12页,共35页,编辑于2022年,星期日用力对粒子作功计算粒子动能的增量,并用用力对粒子作功计算粒子动能的增量,并用EK表示表示粒子速率为粒子速率为v 时的动能,则有时的动能,则有 三
6、、相对论动能 第19页,共35页,编辑于2022年,星期日两边求微分两边求微分:即相对论动能公式。即相对论动能公式。注意:形式与注意:形式与经典不同经典不同第20页,共35页,编辑于2022年,星期日则:则:又又回回到了牛顿力学的动能到了牛顿力学的动能公式。公式。当当v c时时:幂级数幂级数第21页,共35页,编辑于2022年,星期日根据根据可以得到粒子速率由动能表示的关系为:可以得到粒子速率由动能表示的关系为:表明表明:当粒子的动能由于力对其做功而增大时,速率也增大。:当粒子的动能由于力对其做功而增大时,速率也增大。但速率的极限是但速率的极限是c c 。理论自洽理论自洽第22页,共35页,编
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