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1、?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原长0观测长度（ 非原长）0原时非原时 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注意：系系事件事件空 间间隔事件时 间间隔变换例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
2、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：（1）由相对论效应，观测站测出船身的长度为观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔思考: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.1.狭义相对性原理（对称性思想）的要求2.对应原理的要求 新理论应该包容那些在一定范围内已被证明是正确 的旧理论，并在极限条件下过渡到旧理论。即：相对论力学定律 经典力学定律相对论力学量 经典力学量思路：重新定义质量、动量、能量，使相应的守恒 定律在
3、相对论力学中仍然成立。二、质量速关系设在相对论中，质量与时间、长度一样，与惯性系的选择有关。静系中：动系中：理想实验：全同粒子的完全非弹性碰撞相对于A静止的 系相对于B静止的 系在两坐标系中，粒子系统质量守恒、动量守恒。固结于粒子A的 系固结于粒子B的 系质量守恒动量守恒解得：代入洛仑兹速度变换：得质速关系：满足对应原理的要求：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：虽然低速下是一个非常小的效 应，但要求我们的观念发生深 刻的变化。物体质量并不恒定，它随速率 增大而增大。因此物体不能被 无限加速.三.质能关系将质速关系按幂级数展开，得两边同乘以 得相对论动能定
4、义:总能量静能量质能关系质能关系的意义：2）质能关系统一了质量守恒定律和能量守恒定律。在经典物理中二者互相独立，在相对论中二者关 联，平行进行。在孤立系统内，静质量动质量 静能动能总质量、总能量不变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
5、电站 目前：全世界运行核电机组：450多座 总装机容量：3.5亿千瓦； 占发电量：17法国核电占总发电量70%我国核电占总发电量1%，计划 2020年达到5%以上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
6、警告。四、能量与动量的关系1.相对论动量2.能量与动量的关系当 时 讨论满足对应原理五.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.牛顿第二定律相对论动力学 基本方程得：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.牛顿第三定律建立在超距作用和绝对时空观基础 之上，而相对论认为场是传递相互作用的媒介， 是物质存在的形式：粒子粒子场小结：相对论动力学的三个主要关
7、系质速关系能量与动量的关系质能关系动能总能静能练习1用相对论讨论光子的基本属性1.光子的能量2.光子的质量由可知一切以光速运动的微观粒子，其静止质量必为零。即：光子在任何参考系中均以光速运动，找不到与 光子相对静止的参考系。光子的质量又由可知3.光子的动量太阳辐射能流产生光压例如一个静质量为 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？v=0.8c3m0m（v）M（u）u？思路： 动量守恒能量守恒M（u）？u？M0？非弹性碰撞，为什么能量守恒？总能守恒由于代入（2）式得解： 设合成粒子的运动质量为 ，
8、速率为 ， 由动量守恒和能量守恒：再代入（1）式得又由得解：（1）由题意可得在什么速度下，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1.表面的相对性蕴藏着内在的绝对性：长度、时间 、质量等的相对性来自具有绝对性的基本原理：物理定律的数学形式 真空中的光速不随参考系变化2.相对论把对称性思想提高到作为构建物理理论的 出发点的高度爱因斯坦式的工作程序：科学观念原理逻辑结论和 可观测事实实验检验4.相对论不变性
9、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。3.揭示出一些物理量的关联，建立起新的不变量 ，更深刻地反映了自然界的对称性。四维时空，质能关系，能量、动量关系 二.相对论改变了人类的观念和生活1.宇宙观的发展地球是宇宙的中心地球（太阳系、银河系）是宇宙中特别优越的惯性系一切惯性系等价，宇宙无中心，取消地球的特殊地位一切参考系等价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物质观的深化： 质量是约束能量的形式，是能量的载体。无论 物质如何运动，二者只由常数 相联系。 确定了“场”的实在地位，场是物质存在的基 本形式之一。2.时空观、物质观的深化时间与空
10、间的测量与参考系有关,不存在绝对的时间 和绝对的空间.人们用于描述客体属性的概念并不完全是客体自 身的实在性质，而是反映了客体与观察者的某种 关系，均要受到人类认识手段和思维方式的限制 ，人类对自然的探索是永无止境的。3.科学观的革新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物的 不同名称。薛定谔三.相对论不是终极理论1.狭义相对论未包容非惯性系和引力定律，对称 性尚不完善2.受决定论思想方法支配，未包容微观世界规律3.未能揭示时间箭头的物理意义相对论只是物理理论发展中的一个台阶，它不能 穷尽各层次事物间的相互联系和作用方式，相对 论不是终极理论。4.扩大了人类实践活动的领域低速高速宇观微观打开核能利用的大门
