1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,15,相对论介绍,物理选修,3-4,谷城一中 郑大江,1/25,引言,经典力学适用范围：,1.,低速；,2.,宏观；,3.,弱引力。,认真领会爱因斯坦“友好性、完备性”物理思想。,2/25,15.1,相对论诞生,伽利略相对性原理：,力学,规律在任何,惯性系,中都是相同。,1.,何为惯性系？,2.,经典力学定义在近代物理中还适用吗？,3/25,牛顿定律,伽利略变换,相对性原理,经典力学,绝对静止参考系,无法验证,彼此友好,试验,4/25,麦克斯韦电磁理论,存在电磁波,不一样惯性系中沿各个方面传输速度均为,c,
2、矛盾,以太系,失败,不一样惯性系中传输速度不一样,麦克斯韦电磁理论、伽利略变换、相对性原理尖锐不友好！,19,世纪末,麦克斯韦方程组,伽利略变换,迈克耳孙,-,莫雷试验,5/25,狭义相对论两个基本假设,2.,光速不变原理：,真空中光速在不一样惯性参考系中都是相同。,1.,狭义相对性原理,:,在不一样,惯性,参考系中，,一切,物理规律都是相同。,（伽利略相对性原理推广）,6/25,15.2,时间和空间相对性,“同地”相对性,啊,哈,！,很轻易了解,“同时”相对性,_?,有点儿糊涂,?,在,系看来两个事件发生在同一位置呢？,在,系中同时发生两个事件，在,系看来是位置在,前,方（,系相对,系运动方
3、向）事件,先,发生。,结论,：,7/25,长度相对性,公式：,（或“动杆变短”）,l,0,:,固有长度、静止长度、正确长度,【,静止参考系,】,l,:,坐标长度、运动长度,【,运动参考系,】,8/25,?,在平行运动方向上和垂直运动方向上“动 杆变短”都成立吗？,例：火车过山洞；,嫦娥身材改变（腰围和身高）；,圆周率等于,吗？,9/25,小结1,动杆缩短不是一个物质过程，而是同时相对性带来时空属性。不但运动杆缩短、空间任意两点之间距离也会因运动而缩短，动杆缩短效应与物体内部结构无关，不存在使动杆缩短神秘原因。,10/25,时间间隔相对性,（或“动钟变缓”或“时间膨胀”）,公式：,：固有时间,【
4、静止参考系,】,t,：坐标时间,【,运动参考系,】,11/25,高度为,h,小车以速度,v,沿着水平地面向右运动，车底板上有一闪光光源,A,垂直底板向上发光，顶板有一水平反光镜,M,将光反射回光源,A,。,系：小车,系：地面,12/25,【,系,】,【,系,】,故，有,【,物理过程,】,分别以地面,和小车,为参考系讨论闪光从,A,发出，再经,M,反射回,A,所需时间。,13/25,例：双生子佯谬；,西游记,中“天上一日，地下一年”；,子穿越大气层（从两个角度分析）。,14/25,小结2,局限于惯性系时，时间膨胀是相对效应，它是同时相对性带来时空属性，并不存在致使时间膨胀神秘原因。,?,非惯性
5、系怎样？,15/25,时空观,经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在，是绝正确，空间与时间之间也是没有联络。,相对论认为空间和时间与物质运动状态相关。,16/25,15.3,狭义相对论其它结论,速度叠加公式,说明：,1.,u,物体,A,相对参考系,C,速度；,u,物体,A,相对参考系,B,速度,；,v,参考系,B,相对参考系,C,速度,。,2.,取,v,为正方向，,u,与,v,方向相同时，,u,取正值；反之，,u,取负值；其它情况不适用。,17/25,质量,-,速度关系式,质量,-,能量关系式（质能方程）,m,0,：静止质量,【,静止参考系,】,m,：运动质量,【,运动参考系,】,18/25
6、相对论动能,物体运动时能量,E,和静止时能量,E,0,之差就是物体动能,E,k,19/25,能量,-,动量关系式,当,m,0,=,0,时，,E,=,cp,。如光子。,20/25,15.4,广义相对论介绍,狭义相对论迷惑,2.,万有引力理论无法纳入狭义相对论框架。,1.,惯性参考系,;,广义相对论两个基本假设,广义相对性原理,等效原理,21/25,广义相对性原理,在任何参考系中，物理规律都是相同。,等效原理,一个均匀引力场与一个匀加速运动参考系（,惯性场,）等价。,【,拓展,】,引力质量和惯性质量相等。,22/25,广义相对论时空结构,1.,引力存在对时间影响,在引力场中，时间进程（时钟）变慢；引力越强，时间进程（时钟）变慢越多。,2.,引力存在对空间影响,引力存在会使空间变形：在引力方向上，空间间隔不变；在与引力垂直方向上，空间间隔变短，发生弯曲，引力越强地方，这种效应越显著。,23/25,广义相对论试验检验,1.,引力使光线弯曲；,2.,引力红移；,3.,水星轨道近日点进动。,4.,雷达回波延迟。,24/25,谢谢大家！,25/25,
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