狭义相对论动力学.ppt
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1、 按照狭义相对论的相对性原理,按照狭义相对论的相对性原理,一切物理规律一切物理规律都应该在洛仑兹变换下保持各自的形式不变。都应该在洛仑兹变换下保持各自的形式不变。一个一个正确的力学定律也必须在洛仑兹变换下保持不变。正确的力学定律也必须在洛仑兹变换下保持不变。6.5 6.5 狭义相对论动力学狭义相对论动力学狭义相对论动力学狭义相对论动力学 经典力学的规律在伽利略变换下保持不变,而经典力学的规律在伽利略变换下保持不变,而在洛仑兹变换下不能保持不变的形式。在洛仑兹变换下不能保持不变的形式。牛顿定律与光速极限的牛顿定律与光速极限的矛盾矛盾C物体在恒力作用下的运动物体在恒力作用下的运动经典力学中物体的质
2、量与运动无关经典力学中物体的质量与运动无关说明只要时间足够长,说明只要时间足够长,v 可超过光速。可超过光速。这说明牛顿第二定律不满足狭义相对论的假设。这说明牛顿第二定律不满足狭义相对论的假设。1设在设在S 系中沿系中沿 x 方向方向 由伽里略速度变换由伽里略速度变换 得得 故故 可见,在可见,在S系中动量也守恒。系中动量也守恒。如果用洛仑兹变换如果用洛仑兹变换 S系中动量不再守恒系中动量不再守恒?!再比如动量守恒定律再比如动量守恒定律2 动量守恒定律和能量守恒定律应该是自然界的动量守恒定律和能量守恒定律应该是自然界的普遍规律。普遍规律。这就需要寻找一种与狭义相对论一致的新的动这就需要寻找一种
3、与狭义相对论一致的新的动力学规律,这种新的动力学规律应该满足:力学规律,这种新的动力学规律应该满足:()()()()它们的定律表达式在它们的定律表达式在洛仑兹变换下应保持不洛仑兹变换下应保持不变,从而能够正确地描述高速运动的规律;变,从而能够正确地描述高速运动的规律;()()()()当速度当速度 v c 时,时,无论无论m0是否为是否为0,公式中出现虚,公式中出现虚数,数,m无无意义意义。再一次真空中的。再一次真空中的光速是物体运动的极限速度光速是物体运动的极限速度。2)低速物体低速物体质量不变。质量不变。4)当当时,时,若若 m00,则,则无意义无意义。所以所以m00的物体,其速率的最大值只
4、能是接近的物体,其速率的最大值只能是接近c,而不能等于,而不能等于c。反之,如果物体的速度等于反之,如果物体的速度等于c,则这种物体的静止,则这种物体的静止质量只能为质量只能为0,比如已经发现,比如已经发现m0=0的粒子有光子、中的粒子有光子、中微子等。微子等。55)实验证明质速关系是正确的。)实验证明质速关系是正确的。比如,测量电子质量的试验。比如,测量电子质量的试验。让电子在加速器中加速,让电子在加速器中加速,测电子的荷质比测电子的荷质比e/m发现该发现该值随速度增大而减小。值随速度增大而减小。0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.011082466)相对论的动量:)相对论的动量:此时,
5、动量守恒定律在洛仑兹变换此时,动量守恒定律在洛仑兹变换 下形式保持不变。下形式保持不变。6在相对论力学中仍用动量变化率定义质点受到在相对论力学中仍用动量变化率定义质点受到的作用力,即:的作用力,即:注意:质量随速度变化。注意:质量随速度变化。力与加速度方向力与加速度方向可以不同。可以不同。在经典力学中,人们认为质量是始终保持不在经典力学中,人们认为质量是始终保持不变的恒量。变的恒量。二、狭义相对论力学的基本方程二、狭义相对论力学的基本方程二、狭义相对论力学的基本方程二、狭义相对论力学的基本方程7牛顿力学中:牛顿力学中:平动动能平动动能:相对论力学:仍用力对粒子做功计算粒子动能的相对论力学:仍用
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