狭义相对论（适合竞赛用）

课件30张PPT。第五章 相对论基础　　狭义相对论（Special Relativity） 两个根本问题：相对于任一参考系分析研究物体的运动，都要应用基本力学定律，对于不同的参考系，基本力学定律的形式是完全一样吗？
相对于不同的参考系，长度和时间的测量结果是一样的吗？物理学对这些问题的解答，经历了从牛顿力学到相对论的发展§5-1 伽利略相对性原理 经典力学的时空观1、伽利略相对性原理
惯性系和非惯性系:凡是适用牛顿运动定律的参考系叫做惯性系，而不适用牛顿运动定律的参考系叫非惯性系。一切彼此作匀速直线运动的惯性系，对于描写机械运动的力学规律来说是完全等价的。
伽利略相对性原理（力学的相对性原理principle of relativity in mechanics） 在一个惯性系的内部所作的任何力学的实验都不能够确定这一惯性系本身是静止状态，还是在作匀速直线运动。2、经典力学的时空观于是牛顿第二定律的方程是不变的：由此得出结论：所有的惯性系都是等价的，不可能由在一个惯性系的力学实验得出该惯性系相对于另一惯性系做什么运动。§5-2 狭义相对论基本原理 洛仑兹坐标变换1、狭义相对论基本原理阿尔伯特．爱因斯坦（Albert．Einstein） 爱因斯坦的科学业绩主要包括四个方面：
1.早期对布朗运动的研究；
2.狭义相对论的创建(1905年)；
3.推动量子力学的发展；
4.建立了广义相对论，开辟了宇宙学的研究途径(1921年)。1921年由于他提出了光的量子概念和发现了光电效应定律获得诺贝尔物理学奖洛伦兹变换（Lorentz transformation）§5-3 相对论的速度变换公式相对论的速度变换公式§5-4 狭义相对论时空观1、“同时”的相对性（relativity of simultaneity） 在列车中部一光源发出光信号，在列车中的观察者来看， A ‘B ‘两个接收器同时收到光信号，但在地面的观察者来看，由于光速不变，A ’先收到，B’ 后收到 。
光源和 AB 两个接收器 固定于地面时，在地面的观察者来看， AB 两个接收器同时收到光信号，但在列车的观察者来看，由于光速不变，B先收到，A 后收到 。 可见，在运动参考系中观测，事物变化过程的时间间隔变大了，这叫做狭义相对论中的时间膨胀（动钟变慢）。现代物理实验为相对论的时间膨胀提供了有力的证据。3、长度收缩（length contraction）尺子固定在K’系中，长度为L’ (固有长度）；K系测出x1与B、A重叠的时间间隔为Δt（固有时）：K’系测出B、A与x1重叠的时间间隔为Δ t’ 在参考系中静止的尺长称为固有长度。运动的尺长度收缩了。§5-5 狭义相对论的动力学基础1、相对论力学的基本方程相对论力学：质量与速度有关，否则动量守恒定律不能在洛仑兹变换下保持形式不变。
当物体运动时，质量会随速度的增大而增加。物体在静止时的质量称为静质量。则运动时的质量为