高二物理競(jìng)賽洛倫茲變換課件

第四章相對(duì)論基礎(chǔ)§4-3洛倫茲變換洛侖茲

(荷蘭)(1853～1928)“在今天很多人提出了與昨天他們說(shuō)的話完全相反的主張，我不知道科學(xué)是什么了，我怨恨自己不能在500年前死去.”

(1909年)

洛侖茲2目錄第一章力和運(yùn)動(dòng)第二章運(yùn)動(dòng)的守恒量和守恒定律第三章剛體和流體的運(yùn)動(dòng)第四章相對(duì)論基礎(chǔ)第五章氣體動(dòng)理論第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第七章靜止電荷的電場(chǎng)第八章恒定電流的磁場(chǎng)第九章電磁感應(yīng)電磁場(chǎng)理論§4-1經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀伽利略相對(duì)性原理§4-2狹義相對(duì)論基本原理狹義相對(duì)論的時(shí)空觀§4-3洛侖茲變換§4-4相對(duì)論速度變換§4-5狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)*§4-6

廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介既然光速不變?cè)硪馕吨獟仐壻だ锫宰儞Q，那么就要尋找適合光速不變?cè)淼?、新的時(shí)空變換關(guān)系。3伽利略坐標(biāo)變換相對(duì)運(yùn)動(dòng)（relativemotion）在不同參考系中觀察同一物體運(yùn)動(dòng)所給出的運(yùn)動(dòng)描述之間的關(guān)系問(wèn)題。

基本坐標(biāo)系：質(zhì)點(diǎn)：P運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系：在K系中：在K’系中：K’系相對(duì)于K系的速度：伽利略坐標(biāo)變換：空間絕對(duì)性時(shí)間絕對(duì)性絕對(duì)時(shí)空觀(勻速)4復(fù)習(xí)牛頓絕對(duì)時(shí)空觀：長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量與參考系無(wú)關(guān).

伽利略坐標(biāo)變換式：

伽利略速度變換式：

伽利略相對(duì)性原理：對(duì)于任何慣性參考系，牛頓定律都成立.狹義相對(duì)論假設(shè)

光速不變?cè)恚涸谌魏螒T性系中，光在真空中的速率都相等.

愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理：物理規(guī)律對(duì)所有的慣性系都是一樣的.“同時(shí)”的相對(duì)性：時(shí)間的度量是相對(duì)的.

時(shí)間膨脹：(：運(yùn)動(dòng)時(shí)，：固有時(shí))

長(zhǎng)度收縮：

(：運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度

：固有長(zhǎng)度)5洛侖茲變換

6洛侖茲變換

7洛侖茲變換

8洛侖茲坐標(biāo)變換當(dāng)u<<c時(shí)，洛侖茲變換約化為

伽利略變換；若u≥c，x’無(wú)意義！兩個(gè)物體之間的相對(duì)速度只能小于

c

。時(shí)間、空間的測(cè)量相互不能分離！時(shí)空坐標(biāo)伽利略變換9洛侖茲坐標(biāo)變換

10洛侖茲逆變換替換規(guī)則：例題4-111

解:

（1）設(shè)乙對(duì)甲的運(yùn)動(dòng)速度為v，由洛侖茲變換：可知乙所測(cè)得的這兩個(gè)事件的時(shí)間間隔是：例題4-112解:

（2）由洛侖茲變換：可知乙所測(cè)得的這兩個(gè)事件的空間間隔：

甲測(cè)得空間間隔：13向東？向西？問(wèn)題：空間間隔的測(cè)量是相對(duì)性嗎？百米賽跑，運(yùn)動(dòng)員向東跑，用時(shí)10秒，另一車(chē)廂以20米/秒速度同時(shí)同向運(yùn)行，則從車(chē)廂內(nèi)測(cè)得運(yùn)動(dòng)員跑過(guò)的距離：由伽利略變換有相同的結(jié)論。先？后？14B先出生!次序可顛倒？解：地面—S系，北京為原點(diǎn)；飛船—S'系

北京和上海直線距離1000km，地面上的時(shí)鐘指出，A于t1時(shí)刻在北京出生，稍后t2時(shí)刻B在上海出生(t2-t1=0.002s)。若飛船以速度u=0.9c沿北京到上海的方向飛行，從飛船上看誰(shuí)先出生?AB北京上海先？后？(續(xù))15

二者符號(hào)相同!次序不能顛倒?解：地面—S系，北京為原點(diǎn)；飛船—S'系

AB北京上海16時(shí)序變換

與因果律問(wèn)題：時(shí)空測(cè)量的相對(duì)性是否會(huì)改變因果律呢？設(shè)P1

、P2

為兩個(gè)事件，它們?cè)赟系和S‘系中的時(shí)空坐標(biāo)分別為：由洛侖茲變換有：若

P1

為因，P2

是果，則

是聯(lián)系兩者的“信號(hào)”速度(作用速度)，故又。兩事件在兩個(gè)參考系中因果關(guān)系不變.

但由于P1

，P2

無(wú)因果關(guān)系，故時(shí)序顛倒也不違背因果律。

相對(duì)性、絕對(duì)性在相對(duì)論時(shí)空中運(yùn)動(dòng)的描述、時(shí)空的量度都是相對(duì)的。但是，事件的因果關(guān)系卻不會(huì)因?yàn)閰⒖枷档倪x擇而發(fā)生變化，即時(shí)空次序不會(huì)顛倒。

這體現(xiàn)了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和時(shí)空的絕對(duì)性一面。17“上帝可能很狡黠，但他不心懷惡意?！蔽也幌嘈派系墼谕骥蛔?。jiǎoxiá

tóu例題18北京和上海直線距離1000km，在某一時(shí)刻從兩地同時(shí)開(kāi)出一輛火車(chē)?，F(xiàn)有一艘飛船從北京到上海的方向在高空掠過(guò)，

速率為9km/s。求宇航員測(cè)得的開(kāi)車(chē)時(shí)間間隔，那一列先開(kāi)?S'系宇航員測(cè)得上海先發(fā)車(chē)。解：地面—S系，北京為原點(diǎn)；飛船—S'系

0106==tmxDDAB北京上海狹義相對(duì)論的時(shí)空觀vs經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀伽利略變換：經(jīng)典力學(xué)中關(guān)于不同慣性系之間物理事件的時(shí)空坐標(biāo)變換的關(guān)系式。在伽利略變換關(guān)系中，長(zhǎng)度和時(shí)間都是絕對(duì)量，反映的是經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀。絕對(duì)時(shí)空觀的觀點(diǎn)是時(shí)間、空間是彼此