大学物理相对论总结

相对论基本内容1、力学相对性原理、伽利略变换；狭义相对论产生根源、实验基础和历史条件；狭义相对论的基本原理、洛仑兹变换。2、狭义相对论时空观：同时的相对性、长度收缩、时间延缓、因果律。3、狭义相对论质速关系、相对论动力学基本方程、相对论动能、静能总能和质能关系、能量和动量的关系。内容提要一、绝对时空观和伽利略变换时间和空间都是绝对的，与物质的存在和运动无关。——牛顿的绝对时空观同时性、时间间隔和空间距离都是绝对的，与参考系的选择无关。而且，时间和空间是彼此独立的、互不相关的，并且独立于物质和运动之外。'xxtuyy'zz'tt'伽利略坐标变换公式'xxvvu'yyvv'zzvv伽利略速度变换公式zzaa'yyaa'xxaa'伽利略加速度变换公式即'aa可见，同一质点对不同的惯性系有相同的加速度。二、力学相对性原理牛顿力学的一切规律在伽利略变换下其形式保持不变，或者说力学规律对于一切惯性参考系都是等价的。力学相对性原理的更重要之处在于，惯性系对力学实验是平权的。三、狭义相对论的基本原理1）爱因斯坦相对性原理：物理定律在所有的惯性系中都具有相同的表达形式.2）光速不变原理：真空中的光速是常量，它与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系的选择.四、洛伦兹变换'()xxtuyy'zz'2'()ttxcu正变换('')xxtu'yy'zz2('')ttxcu逆变换cu2111、同时的相对性五、狭义相对论时空观沿两个惯性系运动方向，不同地点发生的两个事件，在其中一个惯性系中是同时的，在另一惯性系中观察则不同时，所以同时具有相对意义；只有在同一地点，同一时刻发生的两个事件，在其他惯性系中观察也是同时的.2、长度的收缩（运动物体在运动方向上长度收缩）xyozs1'x2'x0l'y'xu'o'z's1x2x021'lll固有长度'''120lxxl在系中测量s'3、时间的延缓21'tt固有时间：同一地点发生的两事件的时间间隔.时间延缓：运动的钟走得慢.0'ttt固有时间4、因果律有因果关系的事件，它们的因果关系即事件发生的先后次序（时序），不会因为参考系改变而颠倒，这就是因果律。经典时空观相对论时空观主要结论主要内容同时的绝对性同时的相对性时间间隔的绝对性运动的时钟变慢空间距离的绝对性运动的尺子变短质量不变质量随速度的增大而增大时间和空间彼此独立、互不关联，且不受物质或运动的影响。时间和空间相互关联，质量随物体的运动状态的改变而改变。解：2st3st211ttβ32241925953uc21()1xxutβ211utβ35223c5c0x固有时间2t3t例在惯性系S中，有两事件发生于同一地点，且第二事件比第一事件晚发生秒钟，而在另一惯性系S′中，观测第二事件比第一事件晚发生秒钟，那么在S′中发生两事件的地点之间的距离是。5c例S系中的观察者有一根米尺固定在x轴上，其两端各装一手枪。在S´系中的x´轴上固定另一根长尺，当后者从前者旁边经过时，S系中的观察者同时扳动两手枪，使子弹在S´系中的尺上打出两个记号。试问在S´系中这两个记号之间的距离是小于、等于、还是大于1m?11(,)xt22(,)xtS11(,)xt22(,)xtS′211mxx12tt21?xx2211212222()111xutxutxxucuc解：1）相对论动量vvvmmmp0201当时cvvv0mmp1、动量与速度的关系2）相对论质量201mm0m静质量：物体相对于惯性系静止时的质量.在不同惯性系中大小不同.)(vm当时cv0mmvmC0mo六、相对论质量和相对论动量2、相对论动力学的基本方程)1(dddd20vmttpF相对论动量守恒定律tmtmddddvv当时，急剧增加,而，所以光速C为物体的极限速度.tmcddv0aiiiiiiimpF2010v当时，不变.000ddcmmFmmatvv当时七、相对论中的能量静能：物体静止时所具有的能量200Emc)111(220202kcmcmmcE相对论动能:20k21vvmEc当时,经典动能公式k202EcmmcE相对论质能关系2()Emc＝如果一个物体或物体系统的能量有的变化，则无论能量的形式如何，其质量必有相应的改变，其值为，由可知，Em2Emc＝质能守恒定律在一个孤立系统内，所有粒子的相对论总能量220()iiikiiiiEmcmcE恒量iim恒量相对论质量守恒定律在一个孤立系统内，所有粒子的相对论总质量八、动量与能量的关系E200cmEpc22202cpEE极端相对论近似pcEEE,0