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1、大学物理大学物理 第三次修订本第三次修订本第第14章章 狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础 第第14章章 狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础1大学物理大学物理 第三次修订本第三次修订本第第14章章 狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础 14.1 力学相对性原理力学相对性原理 伽利略坐标变换式伽利略坐标变换式14.2 狭义相对论的两个基本假设狭义相对论的两个基本假设14.3 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观14.4 洛伦兹变换洛伦兹变换14.5 狭义相对论质点动力学简介狭义相对论质点动力学简介第第14章章 狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础2大学物理大学物理 第三次修订本第三次修订本第
2、第14章章 狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础 狭义相对论狭义相对论是爱因斯坦是爱因斯坦(Albert Einstein 18791955) 于于1905年创建的。年创建的。 Albert Einstein 狭义相对论涉及力学、狭义相对论涉及力学、电磁学、原子物理学以及粒电磁学、原子物理学以及粒子物理学等乃至整个物理学子物理学等乃至整个物理学领域，导致了物理学发展史领域，导致了物理学发展史上的一次深刻的变革。上的一次深刻的变革。 相对论分为相对论分为狭义相对论狭义相对论和和广义相对论广义相对论。3大学物理大学物理 第三次修订本第三次修订本第第14章章 狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础 一
3、、力学相对性原理一、力学相对性原理 14.1 力学相对性原理力学相对性原理 伽利略坐标变换式伽利略坐标变换式 在彼此作匀速直线运动的所有惯性系中，在彼此作匀速直线运动的所有惯性系中，物体运动所遵循的力学规律是完全相同的，应物体运动所遵循的力学规律是完全相同的，应具有相同的数学表达式。具有相同的数学表达式。 对于描述力学现象而言，所有惯性系都是对于描述力学现象而言，所有惯性系都是等价的。等价的。4大学物理大学物理 第三次修订本第三次修订本第第14章章 狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础 二、绝对时空观二、绝对时空观 绝对的、真正的和数学的绝对的、真正的和数学的时间时间自身在流逝自身在流逝着，而
4、且由于其本性，在均匀地与任何其他外着，而且由于其本性，在均匀地与任何其他外界事物无关地流逝着。界事物无关地流逝着。 以上是牛顿对时间和空间的描述，即经典以上是牛顿对时间和空间的描述，即经典力学的时空观，也称力学的时空观，也称绝对时空观绝对时空观。 绝对绝对空间空间就其本质而言，是与任何外界事就其本质而言，是与任何外界事物无关，而且永远是相同的和不动的。物无关，而且永远是相同的和不动的。5大学物理大学物理 第三次修订本第三次修订本第第14章章 狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础 三、伽利略坐标变换式三、伽利略坐标变换式 伽利略坐标变换式反映了在不同时空坐标伽利略坐标变换式反映了在不同时空坐标中
5、，描述物体运动状态的物理量之间的关系。中，描述物体运动状态的物理量之间的关系。 设两个惯性系设两个惯性系 S和和 , 它们的坐标轴平行它们的坐标轴平行且且x 轴与轴与x轴重合。设轴重合。设 系系沿沿x 轴方向以恒定轴方向以恒定速度速度 相对相对S系运动系运动, 并并且在坐标原点且在坐标原点 O 与与 O重合时重合时, t = t= 0。 6大学物理大学物理 第三次修订本第三次修订本第第14章章 狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础 伽利略坐标变换式伽利略坐标变换式利用速度和加速度定义式，可得利用速度和加速度定义式，可得 从不同惯性系考察同一物体的运动，其从不同惯性系考察同一物体的运动，其加速度相同。加速度相同。7大学物理大学物理 第三次修订本第三次修订本第第14章章 狭义相对论力学基础狭义相对论力学基础 四、牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性四、牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性设在惯性系设在惯性系 S 中，牛顿第二定律成立中，牛顿第二定律成立 根据伽利略变换根据伽利略变换 则在惯性系则在惯性系 S中，牛顿第二定律中，牛顿第二定律牛顿第二定律具有伽利略变换的不变性。牛顿第二定律具有伽利略变换的不变性。8
