ch08-4狭义相对论动力学基础.ppt

对人本身及其命运的关心，必须永远成为一切技术努力的主要兴趣所在以使我们心灵的创造成为人类的幸事而不是灾祸。绝对不要迷失在你的图形和方程式中。 爱因斯坦,同学们好！,下次课交作业!,内容回顾,（1）时间量度的相对性：原时、观测时间（非原时）、时间膨胀 事件的事件间隔,（2）空间量度的相对性：原长、观测长度（非原长）、尺缩效应 事件发生的空间间隔,在一切时间测量中，原时最短！,在一切长度测量中原长最长！,不同惯性系中观察者时空观念的关联,例4.一宇宙飞船的船身固有长度为 ， 相对地面以 的匀速率在一观测站的 上空飞过。 （1）观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？ （2）宇航员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？,（2）宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔,解：,思考:有无其它解法？,8.4 狭义相对论动力学基础,一.改造经典力学的两条原则,改造后的力学定律必须是洛仑兹变换的不变式.,思路：重新定义质量、动量、能量，使相应的守恒定律在相对论力学中仍然成立。,二、质量速关系,在两坐标系中，粒子系统质量守恒、动量守恒。,代入洛仑兹速度变换：,得质速关系：,如果物体以小于一百多km/s速率运动，其质量在106的精度内不变。,练习：,三.质能关系,将质速关系按幂级数展开，得,两边同乘以 得,质能关系的意义：,1）质量概念进一步深化 相对论总能 包含了物体的全部能量（机械能、电磁能、原子能等），解决了经典物理未能解决的物体总能问题； 质量是约束能量的形式，是能量的载体。质量、能量不可分割，没有脱离质量的能量，也没有无能量的质量。无论物质如何运动，二者只由常数 相联系。,3）质能关系是人类打开核能宝库的钥匙。,裂变：重核分裂为中等 质量的核 聚变：轻核聚合为中等 质量的核 质量亏损，释放结合能 应用：原子弹、氢弹、 核电站 ,目前世界最大的核电站日本福岛核电站,广岛：1945年8月，投下的原子弹释放出1.2万吨当量的核能，当场死亡14万人，5千米跨度的城市化为废墟。到1950年，总死亡人数20万人，占广岛总人数50。,对人本身及其命运的关心，必须永远成为一切技术努力的主要兴趣所在以使我们心灵的创造成为人类的幸事而不是灾祸。绝对不要迷失在你的图形和方程式中。 爱因斯坦,1948年4月28日，爱因斯坦在接受一个世界奖时发表讲话，对军备竞赛的危险提出警告。,四、能量与动量的关系,1.相对论动量,2.能量与动量的关系,满足对应原理,五.相对论动力学基本方程,从相对论角度审视经典力学的基本定律：,1.惯性定律保持不变，在相对论中成立。,2.牛顿第二定律,注意动量与速度v的关系，不再是线性关系。 当vc时，相对论动量与经典动量一致。,讨论：,（1）力既可以改变物体的速度，也可改变物体的质量,（2）力与加速度 的方向一般不会相同；,满足对应原理,3. 牛顿第三定律失去意义，确立“场”的实在地位.,小结：相对论动力学的三个主要关系,质速关系,能量与动量的关系,练习1,用相对论讨论光子的基本属性,1.光子的能量,光子的质量,3.光子的动量,一个静质量为 的粒子，以 的速率运动，并与静质量为 的静止粒子发生对心碰撞以后粘在一起，求合成粒子的静止质量。,练习2,问题：合成粒子的静止质量是 吗？,由于,代入（2）式得,再代入（1）式得,可得,在什么速度下，粒子的动量等于其非相对论动量的两倍？又在什么速度下，粒子的动能等于其非相对论动能的两倍？,练习3,（2）由题意,可得,对不对？,不对！,（2）由题意,于是,得,8.6 狭义相对论的意义和局限,一.相对论把对称性思想提高到作为构建物理理论的出发点的高度,2.相对论把对称性思想提高到作为构建物理理论的出发点的高度,4.相对论不变性成为约束其它理论的原则之一，用以排除、改造不符合相对性原理的规律。,二.相对论改变了人类的观念和生活,人类以崭新观念探讨人与宇宙的关系，建立人与自然和谐发展的新自然观,自从广义相对论出现以来，不能再把空间时间看做舞台，把物质看做演员；两者的性质如此密切相关，人们几乎可以把它们称作同一种事